Energiehyperflächen komplexer Systeme

Die Energiehyperfläche ist im hochdimensionalen Konfigurationsraum des Systems definiert, so dass das gesamte System als ein einziger Punkt aufgefasst wird. Die im zweiten Projekt angesprochenen Tunnelsysteme entsprechen im Konfigurationsraum benachbarten lokalen Minima der Energiehyperfläche. Die Bestimmung aller lokalen Minima der Energiehyperfläche ist wegen der exponentiellen Abhängigkeit der Anzahl der Minima von der betrachteten Systemgrösse sehr aufwendig. Für kleine Modellsysteme kann die gesamte Energiehyperfläche dennoch numerisch bestimmt werden. Daraus lassen sich wichtige Fragen klären wie zum Beispiel die Trennung zwischen kristallinen und amorphen Bereichen, die Beziehung zwischen den Eigenschaften im Temperaturbereich einiger Kelvin und am Glasübergang und die Abhängigkeit von äußeren Parametern wie dem Druck. Doch auch für größere Systeme lassen sich noch immer wesentliche Eigenschaften der Energiehyperfläche aus geeigneten statistischen Untersuchungen erhalten und erlauben eine Quantifizierung wesentlicher Eigenschaften der Thermodynamik und des Relaxationsverhaltens komplexer Systeme. Insbesondere besteht ein starker Bezug zur theoretischen Beschreibung von Biopolymeren.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, teilweise Unterstützung durch Fonds der Chemischen Industrie

Beteiligte Wissenschaftler:

Dipl.-Phys. S. Büchner, Dipl.-Phys. B. Doliwa, Prof. Dr. A. Heuer, Dr. J. Qian

Veröffentlichungen:

Buechner, S., A. Heuer: Potential energy landscape of a model glass former: thermodynamics, anharmonicities, and finite size effects, Phys. Rev. E 60, 6507-6518 (1999)

Buechner, S., A. Heuer: Metastable states as a key to the dynamics of glass forming Liquids, Phys. Rev. Lett. 84, 2168-2171 (2000)

Büchner, S., A. Heuer: Why is the density of inherent structures of a Lennard-Jones type system gaussian?, J. Phys. C: Condens. Matt. 12, 6535-6541 (2000)