Modellierung der Ionendynamik in ungeordneten Materialien mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen

Monte-Carlo-Computersimulationen sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Modellierung von Ionentransportprozessen in Festkörpern und Schmelzen. Die Ionendynamik einfacher Systeme kann bis auf statistische Fehler exakt berechnet werden. Standard-Monte-Carlo-Algorithmen erlauben allerdings meist keine Ausdehnung des Simulationszeitfensters in Bereiche, in denen typischerweise Leitfähigkeitsmessungen und mechanische Verlustmessungen durchgeführt werden. Wir arbeiten an der Entwicklung von Algorithmen, die Simulationen im Bereich dieser experimentellen Zeitfenster erlauben. Ziel ist es, eine bessere Vergleichbarkeit theoretischer und experimenteller Ergebnisse zu erreichen. Wie man aus der Analyse experimenteller Leitfähigkeitsspektren weiß, ist das mittlere Verschiebungsquadrat der beweglichen Ladungsträger im dispersiven Leitfähigkeitsbereich meist kleiner als oder vergleichbar mit elementaren Sprungdistanzen. Diese Information eröffnet eine Reihe von Möglichkeiten für die Entwicklung von Langzeitsimulationsmethoden. Mit Hilfe einer solchen Methode konnte beispielsweise kürzlich die Teilchendynamik in Zufallsbarrieren-Potentiallandschaften erstmals ohne Verwendung physikalischer Näherungen berechnet werden. Der verwendete Algorithmus erlaubt auch die Berücksichtigung von Wechselwirkungen zwischen den beweglichen Teilchen.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 458)

Beteiligter Wissenschaftler:

Dr. B. Roling

Veröffentlichungen:

Roling, B.: Particle Dynamics in the Random Barrier Model: Monte Carlo Simulations at Low Temperatures, Phys. Rev. B 61, 5993, 2000