mini|Karl Jug (2014) Karl Jug (* 12. September 1939 in Essen; † 3. April 2023Traueranzeige auf trauer-anzeige.de) war ein deutscher Theoretischer Chemiker. Er war von 1975 bis 2004 Professor an der Universität Hannover und gehörte zu der Generation von Theoretikern, die die Theoretische Chemie und Computerchemie an deutschen Universitäten etabliert haben.
International bekannt ist K. Jug in Fachkreisen vor allem durch die Entwicklung semiempirischer Integralnäherungen zur Berechnung des quantenchemischen Grundzustandes molekularer Elektronensysteme. Anfang der 1970er Jahre entwickelte er die SINDO-Methode, die seitdem schrittweise erweitert und verbessert wurde, um Struktur und Dynamik von großen Molekülen sowie chemische Reaktionen und Festkörperprozesse einer großen Zahl chemischer Elemente simulieren zu können. In Verbindung mit der Ausarbeitung und Anwendung semiempirischer Methoden sind von K. Jug theoretische Grundsatzfragen der Valenz insbesondere der Aromatizität geklärt, typische Reaktionsmechanismen der organischen Chemie einschließlich photochemischer Reaktionen untersucht und das Zyklische Cluster-Modell für Festkörper entwickelt worden.
Eine von Jug seit 2007 aufgebaute Internet-Datenbank zur akademischen Genealogie der Theoretischen Chemie (Theoretical Chemistry Genealogy Project) reicht bis in das 17. Jahrhundert zurück und stellt für Chemie-Historiker eine bedeutende Quelle dar.
Lebenslauf Karl JugHauptquelle dieser Biographie ist ein Interview, das Udo Anders am 18. November 1998 mit Karl Jug am Fachgebiet für Theoretische Chemie in Hannover führte. Dieses Interview ist Teil der Webpräsentation zur Geschichte der Quantenchemie. Zusätzlich herangezogen wurden ein Eintrag im Wer ist wer? von 1985 und als biographische Quellena) die von Karl Jug für das Genealogie Projekt Theoretische Chemie verfasste Kurzbiographie b) die Würdigung von K. Jug anlässlich seines 65. Geburtstags durch T. Bredow, J. Heidberg, Theor. Chem. Acc. 114, 2 (2005) wurde 1939 als Sohn von Ida Rug, geborene Libuda, und des Bergmanns Karl Jug geboren, Seine akademische Ausbildung erhielt Karl Jug an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, wo er 1959 mit dem Studium der Physik, Chemie und Mathematik begann. Die Vorlesungen von Hermann Hartmann über physikalische Chemie gaben den Anstoß, die Diplom- und Doktorarbeit unter dessen Leitung durchzuführen. Sein Studium schloss er 1964 als Diplom-Physiker ab. Nach der Promotion zum Dr. phil. nat. 1965 war er im Rahmen seiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter Redaktionsleiter der von H. Hartmann Anfang der 1960er gegründeten Fachzeitschrift Theoretica Chimica Acta. Durch die redaktionellen Aufgaben insbesondere durch eigene Buchbesprechungen wurde er vertraut mit den Pionierarbeiten über „Integralnäherungen“, wie bestimmte kreative Vereinfachungen des von Hartree, Fock und Slater um 1930 ausgearbeiteten iterativen Berechnungsverfahrens der Quantenchemie bezeichnet werden. Aus dieser Redaktionstätigkeit erwuchs sein lebenslanges Interesse an semiempirischen Methoden der Quantenchemie und dem damit verbundenen Einsatz von Computern zur Simulation des Verhaltens der Materie. Damals wurde am Institut von H. Hartmann in Frankfurt mit einer Zuse-Maschine gerechnet. Karl Jug benutzte zusätzlich erste Generationen von IBM-Rechnern, die in Mainz und Darmstadt verfügbar waren.
Um weitere Methoden kennenzulernen, wechselte Jug 1967 nach Teilnahme an einer Sommerschule bei Per-Olov Löwdin in Schweden als Postdoc zu Peter Lykos an das Illinois Institute of Technology in Chicago. 1969 wurde Jug Assistant Professor und 1971 Associate Professor an der Saint Louis University. Während dieser Zeit entwickelte er die Grundlagen der SINDO-Methode, die zu den wichtigsten approximativen semiempirischen Verfahren zählt.In folgenden Büchern wird die SINDO-Methode dargestellt: Römpp Chemie Lexikon, Georg Thieme, Stuttgart, Bd. 5, Seite 4177, 1995. I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, Engelwood Cliffs (4. Auflage), 1991. A. A. Hasanein: Computational Methods in Quantum Chemistry, World Scientific, 1996. D. C. Young: Computational Chemistry, Wiley, 2001. Chr. J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry, Wiley, 2004. C. Dykstra et al. (Eds.) : Theory and Application of Computational Chemistry: The First Fourty Years, Elsevier, 2005, Beitrag von W. Thiel: Semiempirical quantum-chemical methods in computational chemistry. R. A. Evarestov: Quantum Chemistry of Solids, Springer, 2007. Anfang 1975 kehrte er nach Deutschland zurück war von 1975 bis 1978 wissenschaftlicher Rat und Professor für Theoretische Chemie konnte an der damals Technischen Universität Hannover eine Arbeitsgruppe aufbauen. Von 1983 bis 2004 war er geschäftsführender Leiter des neu eingerichteten Fachgebiets für Theoretische Chemie.
Seine detaillierte Kenntnis der Akteure in der theoretischen Chemie nutzte Karl Jug ab 2007 zum Aufbau einer genealogischen Online-Datenbank für Theoretische Chemie, die bis in die ersten Anfänge der Chemie im 17. Jahrhundert zurückreicht.
Karl Jug gehörte der Hochschullehrergeneration an, durch die sich die quantenmechanisch begründete und mathematisch ausgerichtete Theoretische Chemie im deutschsprachigen Raum als eigenständiges Fachgebiet etablierte. Weitere deutsche Theoretiker dieser Generation sind Heinzwerner Preuß (1925–2016), Werner Kutzelnigg (1933–2019), Lutz Zülicke (1936–2025), Sigrid Peyerimhoff (* 1937) und Reinhart Ahlrichs (1940–2016).
Karl Jug war ab 1964 mit Ulrike Jug, geborene Sünderhauf, verheiratet, lebte in Springe in der Region Hannover und hatte mit ihr die Kinder Silke, Sven und Birgit.
Wirken
Lehrtätigkeit Karl Jug war ein einflussreicher akademischer Lehrer. Aufgrund seines tief gehenden mathematischen Verständnisses der Quantenchemie erhielt er schon früh die Gelegenheit zur Lehre: zuerst 1963 und 1966 als Übungsleiter während der von H. Hartmann ins Leben gerufenen und jährlich abgehaltenen Sommerschule für theoretische Chemie. Seitdem bildeten die mathematischen Methoden der Quantenchemie einen Schwerpunkt seiner Lehrtätigkeit. Während der Zeit an der Saint Louis University (1969–1974) begann Jug mit Vorlesungen über „Mathematische Techniken für Chemiker“, die er ab 1975 in Hannover fortsetzte. Sein Buch Mathematik in der Chemie (1981, 1993) basiert auf diesen Vorlesungen.Springer Hochschultext: Karl Jug: Mathematik in der Chemie. ISBN 978-3-540-55771-5 (Print), ISBN 978-3-642-77692-2 (Online) Das Buch ist bestrebt mathematische, physikalische und chemische Zusammenhänge klar zu trennen, um für Studenten die Anwendung der Mathematik in der theoretischen und auch in der angewandten Chemie transparent zu machen. Daneben hielt er auch Vorlesungen in Physikalischer Chemie und Quantenchemie.
Wiederholte Gastprofessuren in USA, Indien, Russland, Polen, Tschechien, Frankreich, Deutschland und in der Schweiz belegen das internationale Ansehen von Jug.
Jug gehört mit 23 Doktoranden zu den erfolgreichsten Professoren der Theoretischen Chemie. Fünf seiner Schüler – P. J. Coffey, A. Köster, Th. Bredow, Th. Krüger und N. N. Nair – wurden Hochschullehrer. Es war dann Th. Bredow, der in Hannover die Forschungen von K. Jug nach 2004 fortführte, bevor er 2006 einem Ruf an die Universität in Bonn folgte.Bericht von Th. Bredow im vom November 2011 herausgegeben von der Arbeitsgemeinschaft Theoretische Chemie
Forschungen Schwerpunkt der Forschungen von Karl Jug war die mathematisch-theoretische Begründung semiempirischer Approximationen im Rahmen des iterativen Formalismus der Quantenchemie in Verbindung mit der Entwicklung und Anwendung leistungsfähiger Computerprogramme zur Berechnung der Elektronenstruktur von Atomen, Molekülen, Clustern und Festkörpern. Mit über 250 Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Fachbüchern gehörte Jug zu den produktivsten Theoretikern der Chemie.
Grundlagen der Semiempirik Die theoretischen Beiträge von Jug zur semiempirischen Quantenchemie haben sich als richtungsweisend erwiesen. Eine zentrale Rolle im Jug’schen Zugang zur Semiempirik spielen bestimmte unitäre Transformationen, die symmetrisch orthogonale Orbitalbasen charakterisieren. Symmetrisch orthogonalisierte Orbitalbasen erleichtern und verbessern ganz wesentlich die approximative Berechnung molekularen Verhaltens.Grundlagen der Semi-Empirik ab 1968: K. Jug, On invariant procedures in approximate SCF MO theories, Internat. J. Quant.Chem. 3, 241-249 (1969); K. Jug, On the Development of Semiempirical Methods in the MO Formalism, Theoret. Chim. Acta 14, 91-135 (1969); K. Jug, Operator Equations in Approximate Molecular Orbital Theories, Theoret. Chim. Acta 23, 183-194 (1971); K. Jug, Semiempirical Extended Hartree-Fock Theory, Theoret. Chim. Acta 30, 231-242 (1973); T. Bredow, K. Jug, Theory and Range of Modern Semiempirical Molecular Orbital Methods, Theor. Chem. Acc. 113, 1-14 (2005) Sein symmetriebezogenes Verständnis der Semiempirik entwickelte K. Jug während seiner Postdoc-Zeit in Chicago, wo er 1968 die Gelegenheit erhielt im Rahmen einer Seminarreihe über die in den 1960er Jahren entstandenen semiempirischen Pionierarbeiten von Robert Ghormley Parr, John Anthony Pople und anderen zu referieren. Für die unabhängig voneinander entwickelten semiempirischen Ansätze führte K. Jug eine einheitliche Nomenklatur ein und machte sie so vergleichbar. Insbesondere führten ihn die Arbeiten von Inga Fischer-HjalmarsK. Jug hat nach eigenen Angaben die symmetrischen Orthogonalitätskorrekturen in Anlehnung an I. Fischer-Hjalmars eingeführt, die die Hückel-Methode in diesem Sinne interpretierte, aber keine eigene Methode entwickelt hat. I. Fischer-Hjalmars: Zero Differential Overlap in pi-Electron Theories. Adv. Quant. Chem. 2, 25, 1965. zur Erkenntnis, dass die 1965 von J. A. Pople über die ZDO-Näherung eingeführten Integralnäherungen im Rahmen der orthogonalisierten Orbitale zusätzliche Korrekturen erfordern und dass dadurch die Pople’schen MethodenJ. A. Pople unterscheidet drei Stufen der ZDO-Näherung und benutzte dazu die Akronyme CNDO , INDO , NDDO. CNDO basiert auf der vollständigen Vernachlässigung der differentiellen Überlappung, NDDO vernachlässigt nur Zweizentrenintegrale und INDO ist ein Kompromiss zwischen beiden. wesentlich verbessert werden. Für die INDO-Methode hat das K. Jug während seiner Zeit an der Universität von St. Louis Anfang der 1970er Jahre zusammen mit seinem ersten Doktoranden verwirklicht. (Coffey, Jug 1973) Seitdem werden Orthogonalisierungskorrekturen als wesentliches Unterscheidungsmerkmal semiempirischer Methoden angesehen.Angeregt durch die Forschungen von K. Jug benutzte G.M. Zhidomirov ab 1987 Orthogonalisierungskorrekturen in seiner semiempirischen Methode: M. Yu. Filatov, O. V. Gritsenko, G. M. Zhidomirov: New semiempirical SCF-MO method for calculating organometallic compounds Journal of Structural Chemistry 29, 349-356 (1988). In den 1990er Jahren hat W. Thiel den Jug’schen Orthogonalisierungsansatz in seinen semiempirischen Orthogonalitätsmodell (OM) aufgegriffen. Thiel würdigt das in seinem Beitrag im von C. Dykstra 2005 herausgegebenen Sammelband "Theory and Application of Computational Chemistry”: „Following previous INDO based work (of Jug et al.) these basic ideas have been implemented at the NDDO level.“ Die Wertschätzung durch W. Thiel ist deshalb so bedeutsam, weil Thiel als Mitarbeiter von M.J.S. Dewar mit Methoden ohne Orthogonalisierungskorrektur groß geworden ist.
SINDO-Methoden der Computerchemie