Linux-Cluster zum wissenschaftlichen Hochleistungsrechnen

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 105332767

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die sechs Arbeitsgruppen aus den Geowissenschaften und der Theoretischen Physik nutzen den leistungsfähigen Computercluster gemeinsam und setzen ihn für numerische Rechnungen und Simulationen zur Durchführung zahlreicher (auch geförderter) Forschungsprojekte ein, welche mit die Grundlage von über 50 Publikationen bilden. Mit dem Computercluster können (>20) Kooperationen unterstützt werden. Die gemeinsame Nutzung führt zum hohen Auslastungsgrad des Clusters. Die bearbeiteten Forschungsthemen umfassen Quantenphänomene in der Physik der Moleküle, von Clustern und Festkörpern, atomistische Simulationen zum Transport im Inneren von Planeten, mesoskopische Simulationen von Vesikeln oder Polymeren in der Mikrofluidik, makroskopische Transportphänomene in Magmaströmen oder in der Konvektion von Systemen im Labormaßstab bis hin zur Konvektion in Planeten bei hohen Rayleigh-Zahlen, aber auch Untersuchungen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf Fauna, Flora und Lebensräume. Hierbei kommen Pfadintegralmethoden z. B. bei der Untersuchung der quantendissipativen Dynamik in Quantenpunktsystemen zum Einsatz. Es werden Ionisationsprozesse simuliert, wie sie in Experimenten durch hochintensive ultrakurze Röntgenpulse eines XFEL oder FLASH induziert werden. Methoden der Dichte-Funktional-Theorie werden zur Untersuchung der elektronischen Struktur und Dynamik in dem Grenzbereich eingesetzt, der durch den Übergang vom kleinen Molekül hin zum ausgedehnten Festkörper geprägt ist. Dabei konnte mit Hilfe des Clusters in mehreren Projekten zu Nanosystemen (metallische Cluster und organische Halbleiter) eine Brücke zu realistischen Anwendungen geschlagen werden. Auf der Dichte-Funktional- Theorie basierte Simulationen werden eingesetzt für Untersuchungen zum Materialtransport von einer Planetenoberfläche (auch der Erde) zum Planetenkern sowie für Berechnungen der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit von flüssigem Eisen unter hohen Drücken wie im Erdkern, insbesondere im Hinblick auf mögliche Szenarien über die thermischen Zustände und die Entwicklung des Erdkerns. Mit Hilfe des Clusters konnten in mesoskopischen Simulationen bisher unverstandene Migrationszustände von Polymeren in Kapillarströmungen aufgeklärt werden sowie verbesserte (u. a. parallele) numerische Methoden für eine effektivere Modellierung der Advektion entwickelt und getestet werden. In zwei- und dreidimensionalen Simulationen konnten überraschende Konvektionszustände in Nanofluiden verstanden werden und der Cluster ermöglicht Untersuchungen von Auswirkungen klimatischer Extremereignisse auf Wälder im Mittel- und Hochgebirge.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Direct measurement of shear-induced cross-correlations of Brownian motion. Physical Review Letters, Vol. 103.2009, Issue 23, 230602
  A. Ziehl, J. Bammert, L. Holzer, C. Wagner, W. Zimmermann
  
• Fluorescence quenching in an organic donor-acceptor dyad: A first study. Journal of Chemical Physics, Vol. 131. 2009, Issue 3, 034310
  T. Körzdörfer, K. Tretiak und S. Kümmel
  
• Convection in colloidal suspensions with particle-concentration-dependent viscosity. The European Physical Journal E, Vol. 32.2010, Issue 3, pp 265-272.
  M. Glässl, M. Hilt, W. Zimmermann
  
• Heat Partitioning in Terrestrial Planets During Core Formation by Negative Diapirism. Earth and Planetary Science Letters, Vol. 290. 2010, Issues 1–2, pp. 13–19.
  H. Samuel, P. J. Tackley, M. Evonuk
  
• Interplay between coherent and incoherent phonons in optically excited biased quantum wells. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 210. 2010 Number 1, 012054.
  T. Papenkort, T. Kuhn, V.M. Axt
  
• Comparing modelling approaches at two levels of biological organisation – Climate change impacts on selected Natura 2000 habitats. Journal of Vegetation Science, Vol. 22. 2011, Issue 4, pp. 699–710.
  T. Bittner, A. Jaeschke, B. Reineking, C. Beierkuhnlein
  
• Dynamics of quantum dots with strong electron phonon coupling: Correlation expansion vs. path integrals. Physica status solidi (b), Vol. 248. 2011, Issue 4, pp. 839–842.
  A . Vagov, M.D. Croitoru, V.M. Axt, P. Machnikowski, T. Kuhn,
  
• Elasticity and anisotropy of Fe3C at high pressures. American Mineralogist, Vol. 96.2011, pp. 1530–1536.
  M. Mookherjee
  
• Generation of coherent LO phonons in optically driven biased quantum wells. Physica status solidi (c), Vol. 8. 2011, Issue 4, pp. 1121–1124.
  T. Papenkort, T. Kuhn, V.M. Axt
  
• The effect of continents on mantle convective stirring. Geophysical Research Letters, Vol. 38.2011, Issue 4, L04307.
  H. Samuel, V. Aleksandrov, B. Deo
  
• The electronic structure of Gold-Platinum nanoparticles: Collecting clues for why they are special. Journal of Physical Chemistry C, Vol. 115.2011, Issue 14, pp.6694-6702.
  L. Leppert, S. Kümmel
  
• Ultrafast photoionization dynamics at high laser intensities in the xuv regime. Physical Review A, Vol. 84.2011, Issue 4, 043431, 9 pages
  B. Kaiser, A. Vagov, V.M. Axt, U. Pietsch
  
• Can they keep up with climate change? Interacting specific dispersal abilities of protected Odonata in species distribution Modelling. Insect Conservation and Diversity, 2012.
  A Jaeschke, T. Bittner, B. Reineking, C. Beierkuhnlein
  
• Current Measures for Distance Decay in Similarity of Species Composition are influenced by study extend and grain size. Global Ecology and Biogeography, Vol. 21.2012, Issue 12, pp. 1203–1212.
  M. Steinbauer, K. Dolos, B. Reineking, C. Beierkuhnlein
  
• Electrical Resistivity and Thermal Conductivity of Liquid Fe Alloys at High P and T, and Heat Flux in Earth's Core. PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 109. 2012, Issue 11, pp. 4070-4073.
  N. de Koker, G. Steinle-Neumann, and V. Vlcek
  
• Extended Ginzburg-Landau formalism: Systematic expansion in small deviation from the critical temperature. Physical Review B, Vol. 85. 2012, Issue 1, 014502,17 pages.
  A.V. Vagov, A.A. Shanenko, M.V. Milošević, V.M. Axt, F.M. Peeters
  
• Melting of Cubic Boron Nitride at Extreme Pressures. Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 24.2012, Number 5, 055401.
  N. de Koker
  
• Simulating rotating fluid bodies: When is vorticity generation via density-stratification important? Earth and Planetary Science Letters, Vol. 317–318. 2012, Pages 1–7.
  M. Evonuk, H. Samuel
  
• The effect of post-perovskite on mantle thermal and chemical evolution. Earth and Planetary Science Letters, Vol. 323–324. 2012, pp. 50–59.
  H. Samuel, N. Tosi
  
• Time-domain parallelization for computational geodynamics. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Vol. 13. 2012, Issue 1, Q01003
  H. Samuel