Ab initio Metadynamik-Untersuchung von Phasendiagrammen kristalliner Festkörper unter extremen Bedingungen

• Applicant: Professor Dr. Jörg Behler
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2006 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 25882953

Für die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Festkörpern ist die Kristallstruktur von entscheidender Bedeutung. Sie hängt von den äußeren Bedingungen wie z.B. Druck und Temperatur ab. Oft ist die Bestimmung der Kristallstruktur bei hohen Drücken und Temperaturen, wie sie z.B. im Inneren von Planeten herrschen, experimentell aber nur schwer möglich. In den letzten Jahren hat daher die theoretische Berechnung von Kristallstrukturen unter extremen Bedingungen stetig an Bedeutung gewonnen. Diese bietet nicht nur eine Ergänzung zum Experiment, sondern ermöglicht auch Aussagen über experimentell bisher nicht zugängliche Phasen sowie über Energiebarrieren bei Phasenumwandlungen. Im vorliegenden Projekt soll die vor kurzem entwickelte Metadynamik-Methode durch neuartige Kombination mit Dichtefunktional-Theorie zur theoretischen Bestimmung von Kristallstrukturen unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden. Ziel ist die Entwicklung einer allgemeinen Methode zur Vorhersage von Kristallstrukturen mit ab initio Genauigkeit, die ohne Rückgriff auf experimentelle Daten auf alle Arten von kristallinen Festkörpern anwendbar ist. Zuerst sollen beispielhaft noch offene Fragen zum Phasendiagramm von Kohlenstoff geklärt werden, indem die thermodynamische Stabilität und die Umwandlungskinetik verschiedener Phasen systematisch untersucht werden. Darauf aufbauend sollen die Eigenschaften der Hochdruckphasen des zu Kohlenstoff isoelektronischen Bornitrids bestimmt und mit den Ergebnissen für Kohlenstoff verglichen werden.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: Switzerland
• Host: Professor Dr. Michele Parrinello