Kooperative Vielteilcheneffekte in Materialien mit
ungeordneten Strukturen: Computersimulationen

Verständnis der Ionendynamik in ungeordneten Systemen ist von grosser Relevanz für wichtige technologische Entwicklungen (z.B. Batterien). Vom theoretischen Standpunkt her liegt ein komplexes Vielteilchenproblem vor, welches zum einen die Coulomb Wechselwirkung der Ionen untereinander und zum anderen die Wechselwirkung mit der Glasmatrix beinhaltet. Auf der Basis von Computersimulationen wird ein verbessertes Verständnis der resultierenden dynamischen Prozesse erzielt. Dafür bieten sich zwei komplementäre Vorgehensweisen an. Zum einen kann auf der Basis von Molekuldynamik Simulationen von realistischen Ionenleitern explizit die Natur der dynamischen Prozesse sowohl auf der Ebene der Einteilchen- als auch der Vielteilchenperspektive untersucht werden. Dabei können explizite Vergleiche mit experimentellen Observablen durchgeführt werden, wie sie zum Beispiel aus der NMR und der Leitfähigkeitsanalyse erhalten werden. Zum anderen werden einfachere Gittermodellsysteme untersucht, an welchen die grundsätzlichen physikalischen Aspekte der Ionendynamik charakterisiert werden können. Beispielhaft sei die Existenz verschiedener Relaxationspfade (Einteilchen- vs. Vielteilchenrelaxation) genannt. Das langfristige Ziel ist eine optimierte Abbildung mikroskopisch realistischer Systeme auf einfachere Modellsystem und die Identifikation der relevanten Eigenschaften. Dieses Projekt wird im Rahmen des neueingerichteten Sonderforschungsbereichs 458 durchgeführt und steht in engem Kontakt mit verschiedenen experimentellen Arbeitsgruppen aus den Fachbereichen Chemie und Physik.

Drittmittelgeber:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. Andreas Heuer, Dr. Radha Banhatti, Dipl.-Chem. Magnus Kunow, Jens Reinisch