Ultraschnelle Elektronen- und Phononendynamik mit der zeitabhängigen Boltzmann Gleichung: ein open-access Tool für ab-initio-Simulationen von Nicht-Gleichgewichts Phänomenen in Quantenmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Fabio Caruso, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443988403

Dieser Antrag konzentriert sich auf die Weiterentwicklung der ab-initio-Theorie und der Berechnungsmethoden für die Untersuchung ultraschneller lichtinduzierter Phänomene in Systemen kondensierter Materie. Im Mittelpunkt dieses Vorhabens stehen zwei Hauptziele: 1) die Veröffentlichung der zeitabhängigen Boltzmann-Gleichung (TDBE), eines leistungsfähigen ab-initio-Ansatzes für die parameterfreie Beschreibung der ultraschnellen Elektronen- und Phononendynamik in Gegenwart von Elektron-Phonon- und Phonon-Phonon-Wechselwirkungen; 2) die Diskrepanzen zwischen den jüngsten Experimenten zur ultraschnellen Elektronen-Diffus-Streuung und den ab-initio-Berechnungen für die Nicht-Gleichgewichts-Gitterdynamik und die Zeitskalen in MoS2-Volumen aufzulösen. Insgesamt verfolgen diese Ziele die Entwicklung modernster Berechnungsmethoden, die Förderung der Zusammenarbeit mit führenden experimentellen Gruppen auf dem Gebiet der ultraschnellen Wissenschaft und die Beantwortung offener grundlegender Fragen auf dem Gebiet der ultraschnellen Wissenschaft. Darüber hinaus werden wir durch die Freigabe einer effizienten Implementierung des TDBE-Ansatzes als Teil von frei zugänglichen Codes für elektronische Strukturen die Zugänglichkeit und Wiederverwendbarkeit modernster Techniken für Nicht-Gleichgewichtsphänomene in Festkörpern sicherstellen und damit eine kritische Lücke in diesem Bereich schließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen