Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Theoretische Chemie durchgeführt. Ziel der geplanten Arbeiten ist eine systematische Untersuchung von Eisensubstitutionen in dioktaedrischen Smektiten mit rechnerischen Methoden. Mittels quantenchemischer Methoden werden Struktur, Schwingungen und energetische Aspekte von periodischen Modellen von Smektiten bei Variation von Dichte und Position von Eisensubstitutionen charakterisiert um einerseits bevorzugte Konfigurationen zu bestimmen und andererseits die Interpretation insbesondere spektroskopischer Experimente zu unterstützen. Aufbauend auf diesen Arbeiten werden weiterhin Eisensubstitutionen sowie Eisenadsorbate an den reaktiven Kantenflächen betrachtet um ein qualitatives Bild der Adsorption und Absorption von Eisenionen zu erhalten. Anhand vergleichsweise großer Modelle Diese Arbeiten liefern einen zum Experiment komplementären Beitrag zum mechanistischen Verständnis der der Struktur, der thermodynamischen Eigenschaften und damit auch der Umwandlungsmechanismen der Smektite. Im Projekt wird die Dichtefunktionalmethode als etabliertes Verfahren zur Berechnung elektronischer Strukturen und abgeleiteter Eigenschaften von Festkörpern und Molekülen angewandt. Verwendet wird die Standardsoftware VASP wobei der genaue PAW-Ansatz zur Beschreibung der Rumpfelektronen eingesetzt wird. Der Antragsteller hat langjährige Erfahrung mit dieser Methoden, etwa bei der Modellierung der Adsorption von Actinoiden auf Tonmineralen, womit sehr gute Voraussetzungen zur Bearbeitung der Aufgaben dieses Projektes gegeben sind.