Methoden

Eine große Stärke unseres Instituts liegt in der  Kompetenz konzeptionelle und computergestützte Methoden auf dem Gebiet der statischen und zeitabhängigen Dichtefunktionaltheorie (DFT) und der reduzierten Dichtematrixfunktionaltheorie (RDMFT), der diagrammatischen Vielteilchen-Störungstheorie (z.B. der GW-Näherung), der dynamische Weißschen-Feld-Theorie (DMFT) in Kombination mit Exakten Diagonalisierungs-Schemata zur Lösung des Quantenstörstellen Problems, der klassischen Monte Carlo-Techniken und der Molekular- und Spin-Dynamik zu entwickeln. Unsere besondere Aufmerksamkeit gilt   dabei der Beschreibung von Festkörper zunehmender Komplexität und massiv paralleler Hochleistungsrechner, die eine Leistung  auf der Petaflop Skala haben.

Die Komplexitätsdimension von Festkörpern und Nanostrukturen bezieht sich auf deren strukturelle und chemischen Komplexität und Unordnung, die Dimensionalität von Feststoffen, die topologische Komplexität der elektronischen und magnetischen Struktur, und auf Feststoffe, deren Eigenschaften ein Ergebnis einer Manifestation einer zunehmend komplexeren Elektron-Elektron-Wechselwirkung (z.B. van-der-Waals-Wechselwirkung, Orbitalordnung) ist.

Die Möglichkeit der Methodenentwicklung bietet eine hervorragende Ausbildung für unsere Studenten. Die Entwicklung neuer Methoden gibt uns die Möglichkeit eine sehr innovativen Forschung. Es ermöglicht auch, das reiche Spektrum an Feststoffen (z. B. Moleküle, Cluster atomarer Skala, Graphen, Oberflächen, Grenzflächen und Heterostrukturen von Halbleitern, Isolatoren, von magnetischen, ferroelektrischen und multiferroischen Materialien) und das reiche Spektrum von Phänomenen (z.B. strukturelle und chemische Unordnung, dynamische Instabilitäten, elektronische Anregungen, nichtkollinearen Magnetismus, Spinwellen, Spinrelaxation und Spindynamik, ballistischen und transversalen Transport, Mott-Übergang und Orbitalordnung).

Um diese Ziele zu erreichen sind wir Mitglied des Institute for Advanced Simulation (IAS). Wir entwickelten und entwickeln weiter eine Reihe von computergestützten Dichte-Funktional-Theorie basierte Methoden, die Hybrid-Funktionale, exakten Austausch in der optimierten effektiven Potential Formulierung, Green-Funktion Einbettung, oder die Berechnung topologischer Invarianten beinhalten oder auf BlueGene Computern laufen. Wir arbeiten mit Experten im Bereich der Numerischen Mathematik und Experten auf dem Gebiet der Computer-Architekturen und Technologien wie z.B. dem Exascale Innovation Center zusammen.

Viele unserer Methoden stehen der  Nutzung durch die wissenschaftliche Gemeinschaft zur Verfügung und sind auf der Seite juDFT zusammengeführt.