Catalysis by metal clusters supported by complex oxide substrates Katalys av metallkluster deponerade på komplexa oxid ytor Processes occurring at surfaces and interfaces between different states of matter are of a prime importance for heterogeneous catalysis, hydrogen production, solar and fuel cell applications. A detailed understanding of basic mechanisms operating in such systems is needed to be able to design better materials. Most catalytic systems currently used in applications consist of an oxide support material and dispersed nanoparticles of metals. These are complex systems, whose performance depends on a subtle balance between the properties of the metal particles and supporting material. Although the properties of catalytic systems have received substantial attention from both experiment and theory many fundamental issues remain obscure. In this project we will perform a systematic investigation of the interaction of oxide surfaces, oxide nanostructures and complex metal/oxide systems with different molecules and disclose the microscopic mechanisms determining the catalytic and other physical properties of these systems using modern theoretical techniques. With this project we hope to better involve our Serbian colleagues into European research community, learn from their experience and share our knowledge with them. We hope to contribute to the building of strong and competitive activity in the field of computational physics and chemistry at Belgrade University. Traditionellt så har materialutveckling ofta handlat om att man provar sig fram genom att testa funktionen hos en stor mängd olika material. Det har varit det mest kostnadseffektiva sättet och ofta det enda sättet då de kommersiella produkterna är synnerligen komplexa och har ej kunnat förstås på en mer grundläggande nivå. Idag har dock grundläggande teoretisk och experimentell forskning alltmer sammansmält med tillämpat utvecklingsarbete. Det är ett naturligt resultat av de ständigt ökande kraven på kontroll i tillverkningsprocessen och att dimensionerna på komponenterna ofta måste minska. Till exempel så består katalysatorer ofta av nanometerstora metallpartiklar förankrade på ett oxidmaterial bestående av en mängd små porer för att maximera den aktiva arean. Dagens materialutveckling kräver alltså en grundläggande förståelse, helst på molekylär nivå, för hur material skapas och hur de fungerar i olika tillämpningar. Forskning kring katalysatorer är ett fascinerande område med en tvärvetenskaplighet som sträcker sig från fundamental kvantfysik och kemi till ren ingenjörskonst. Nya katalytiskt aktiva material kan vara lösningen på många av de nyckelproblem inom miljö- och energiområdet som finns i världen idag. Exempel på områden där katalytiska och liknande ytkemiska processer är viktiga är energiomvandling, bränsleceller och avgasrening. Det sistnämnda exemplet är troligen det som de flesta förknippar med katalys då ju i princip alla bilar numera utrustas med en katalysator för avgasrening. Detta projekt rör teoretiska och experimentella studier i samverkan för att studera (1) Oxidytor med och utan defekter; (2) Komplexa oxid/metallnanostrukturer och (3) Metallpartiklar på oxidsubstrat. De teoretiska studierna kommer att genomföras med metoder baserade på täthetsfunktionalteori, en välkänd metod (Nobelpriset i kemi 1998) som möjliggör studier av olika sorters växelverkan, bindning samt termodynamiska och elektroniska egenskaper på den mest grundläggande nivån. Dessa kvantmekaniska metoder ger oss möjlighet att behandla olika faser såsom fasta ämnen, gaser samt vätskor på likvärdiga sätt. Beräkningarna utförs utan att använda justerbara parametrar så att den enda information som behövs är den som finns i det periodiska systemet.