Dieser Bereich widmet sich den faszinierenden Schnittstellen zwischen Physik und Chemie, wo fundamentale Naturgesetze auf molekularer Ebene untersucht werden. Hier geht es um die Bewegung von Atomen, die Kräfte zwischen Molekülen und die thermodynamischen Prozesse, die unser Universum formen, ohne dabei in unnötigen Fachjargon zu verfallen.

Auf Gist.Science durchsuchen wir kontinuierlich die neuesten Vorveröffentlichungen von arXiv in dieser Kategorie. Für jedes neue Preprint erstellen wir sowohl eine verständliche Zusammenfassung für ein breites Publikum als auch eine detaillierte technische Analyse, damit die komplexesten Entdeckungen für jeden zugänglich sind.

Im Folgenden finden Sie die aktuellsten Forschungsarbeiten aus dem Feld der physikalischen Chemie, die wir für Sie aufbereitet haben.

In situ Learning-Based Spin Engineering of Pulsed Dynamic Nuclear Polarization

Diese Studie demonstriert die Anwendung von Bayes'schem maschinellem Lernen und eingeschränkten Zufallswalk-Verfahren, um pulsierte dynamische Kernpolarisation (DNP)-Pulssequenzen direkt in situ für Trityl- und Nitroxid-Proben zu optimieren und so die Empfindlichkeit von NMR und MRI erheblich zu steigern.

Filip V. Jensen, José P. Carvalho, Nino Wili, Asbjorn Holk Thomsen, David L. Goodwin, Lukas Trottner, Claudia Strauch, Anders Bodholt Nielsen, Niels Chr. Nielsen2026-03-23🔬 physics

A Lanczos-based algorithm for sum-over-states calculations of NMR spin--spin coupling constants at the RPA level of theory: The Fermi-contact term

Diese Studie zeigt, dass ein Lanczos-Algorithmus zur Berechnung des Fermi-Kontakt-Beitrags zu NMR-Spin-Spin-Kopplungskonstanten auf RPA-Niveau eine Konvergenz mit weniger als 50 % der benötigten angeregten Pseudo-Zustände ermöglicht, was im Vergleich zu herkömmlichen Davidson-Verfahren eine erhebliche Recheneffizienzsteigerung darstellt.

Sarah L. V. Zahn, Luna Zamok, Sonia Coriani, Stephan P. A. Sauer2026-03-23🔬 physics

First-principle study of the influence of hydroxyapatite on magnesium surfaces

Diese Studie untersucht mittels Dichtefunktionaltheorie, wie Calcium- und Zink-Dotierung die Adsorption von Hydroxylapatit auf Magnesium-Oberflächen für biodegradierbare Implantate beeinflussen, wobei festgestellt wird, dass beide Dotierungen die Adsorption verbessern und zu signifikanten strukturellen sowie elektronischen Veränderungen führen.

Anthony Veit Berg, Ablai Forster, Tim Hansson, Alexandra J. Jernstedt, Emmy Salminen, Elsebeth Schröder2026-03-23🔬 cond-mat.mtrl-sci

Electromagnetic coupling between subradiant plasmons and dye molecular excitons analyzed by spectral changes in ultrafast surface-enhanced fluorescence

Diese Studie entwickelt eine Methode zur Analyse der elektromagnetischen Kopplung zwischen subradianten Plasmonen und Farbstoff-Molekülexzitonen, indem sie spektrale Änderungen in der ultraschnellen oberflächenverstärkten Fluoreszenz nutzt und zeigt, dass diese Kopplung durch ein gekoppeltes Oszillatormodell erfolgreich beschrieben werden kann.

Tamitake Itoh, Yuko S. Yamamoto2026-03-23🔬 physics.optics

Data-Efficient Active Learning Discovery of Transition Metal Photosensitizers for Type I Photodynamic Therapy

Diese Studie stellt einen dateneffizienten aktiven Lernansatz vor, der mit nur 300 quantenchemischen Berechnungen über 2,1 Millionen Ruthenium-, Osmium- und Iridium-Komplexe screenen kann, um vielversprechende Photosensibilisatoren für die Typ-I-photodynamische Therapie zu identifizieren und dabei chemische Designprinzipien für deren Entwicklung aufzudecken.

Alessio Fallani, Pi A. B. Haase, Julianne F. F. Eckert, Luukas Nikkanen, Sherri A. McFarland, Martina Stella, Fabijan Pavoševic2026-03-23🔬 physics

Coupled cluster theory for positron binding in anions and polyatomic molecules

Die Studie stellt die POS-CCSD-Methode vor, die Elektronen und Positronen gleichberechtigt behandelt, um Positronenbindungsenergien in Anionen und polyatomaren Molekülen unter Berücksichtigung kritischer Elektronenkorrelationseffekte zu berechnen, wobei die Ergebnisse trotz noch nicht vollständig erreichter experimenteller Übereinstimmung aufgrund von Basisgrößenbeschränkungen die Bedeutung des Ansatzes für die Beschreibung solcher Systeme unterstreichen.

Rosario R. Riso, Jan Haakon M. Trabski, Federico Rossi, Dermot Green, Henrik Koch2026-03-23🔬 physics

Prediction and Experimental Verification of Electrolyte Solvation Structure from an OMol25-Trained Interatomic Potential

Diese Studie zeigt, dass ein auf dem OMol25-Datensatz trainiertes maschineller Lern-Potential (UMA-OMol) die Struktur und Solvatation von Natrium-Ionen-Elektrolyten präziser vorhersagt als herkömmliche Modelle und durch experimentelle Validierung sowie detaillierte Einblicke in temperatur- und zusammensetzungsabhängige Effekte als vielversprechende Methode für die Hochdurchsatz-Simulation von Batterieelektrolyten etabliert wird.

Nitesh Kumar, Jianwei Lai, Casey S. Mezerkor, Jiaqi Wang, Kamila M. Wiaderek, J. David Bazak, Samuel M. Blau, Ethan J. Crumlin2026-03-23🔬 physics

Faster quantum chemistry simulations on a quantum computer with improved tensor factorization and active volume compilation

Diese Arbeit stellt einen neuartigen Block-invarianten symmetriegeschobenen Tensor-Hyperkontraktions-Ansatz (BLISS-THC) und eine Kompilierung für die Active-Volume-Architektur vor, die zusammen eine zweistufige Beschleunigung der geschätzten Laufzeiten für quantenchemische Simulationen, insbesondere am Beispiel des P450-Moleküls, ermöglichen.

Athena Caesura, Cristian L. Cortes, William Pol, Sukin Sim, Mark Steudtner, Gian-Luca R. Anselmetti, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Raffaele Santagati, Michael Streif, Christofer S. Tautermann2026-03-20⚛️ quant-ph

Reaching precise proton affinities in non-Born-Oppenheimer calculations

Diese Studie zeigt, dass für präzise Berechnungen von Protonenaffinitäten in nicht-Born-Oppenheimer-Methoden zwar die meisten Protonenbasis-Sätze ausreichen, jedoch die Verwendung unkontrahierter elektronischer Basis-Sätze auf quantisierten Protonen notwendig ist, um die Konvergenz gegenüber dem vollständigen Basis-Satz-Limit drastisch zu verbessern und dabei die Genauigkeit einer höheren Zeta-Ebene bei vernachlässigbarem Mehraufwand zu erreichen.

Luukas Nikkanen, Susi Lehtola2026-03-20🔬 physics