Neuartige chemische Prozesse in der Gasphase sind für die Energiewende, insbesondere in der Nutzung und Verbrennung regenerativen Kraftstoffe wie Wasserstoff und Ammoniak sowie in der nachhaltigen Produktion chemischer Grundstoffe mittels Katalyse. Die Untersuchung und Optimierung dieser Prozesse muss mittels berührungsloser Messtechnik erfolgen, um nicht störend in die Reaktionen einzugreifen. Die Raman-Spektroskopie ist hierfür optimal geeignet, da sie die Detektion sämtlicher relevanten Spezieskonzentrationen sowie der Temperatur in räumlicher und zeitlicher Dimension ermöglicht. Kenntnis über Form, Temperatur- und Druckabhängigkeit der Raman-Spektren ist hierbei unerlässlich zur Auswertung experimenteller Daten. Dies ist mittels quantenmechanischer Simulation der Spektren möglich.
Ziel ist die Berechnung synthetischer Raman-Spektren der relevantesten Spezies in der nachhaltigen Energiewandlung: H2, N2, O2, CO2, H2O, N2O, NO, CH4, CO. Diese werden in einem breiten Temperaturbereich von Raumtemperatur (293 K) bis zu flammenrelevanten Temperaturen (2500 K) simuliert. Zusätzlich werden die Effekte von höherem Druck simuliert: Spektrale Verbreiterung, Verschiebung sowie das Mischen von spektralen Linien. Die Simulationen werden anhand von hochaufgelösten experimentellen Daten validiert und optimiert.