Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

Untersuchung von Umgebungseffekten auf Eisen-Schwefel-Cluster mithilfe Linearer-Antwort-Dichtematrixeinbettungstheorie

Antragsteller Dr. Johannes Tölle
Fachliche Zuordnung Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
Förderung Förderung von 2021 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495279997
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die quantenmechanische Wechselwirkung von Elektronen ist der Ursprung verschiedener essenzieller Prozesse, die von der Biologie bis zu exotischen Materialeigenschaften wie der Supraleitung reichen. Mikroskopische Einblicke in die Art und Weise, wie diese quantenmechanischen Wechselwirkungen diese Prozesse ermöglichen, sind von großem Interesse, da sie die rationale Gestaltung künstlicher Systeme mit ähnlichen oder sogar verstärkten Eigenschaften ermöglichen würden. Leider ist ein solches mikroskopisches Verständnis experimentell oft nur indirekt zugänglich. Im Gegensatz dazu ermöglicht die numerische Lösung der (elektronischen) Schrödinger-Gleichung ein direktes Verständnis des für diese Phänomene verantwortlichen Mechanismus. In der Praxis ist die exakte Lösung nur für Systeme mit einer kleinen Anzahl von Elektronen möglich. Die Entwicklung von Methoden, die zuverlässige Näherungen zur exakten Lösung finden, ist daher unerlässlich. Quanteneinbettungsverfahren (QE) erreichen dieses Ziel, indem sie das System in eine „Region von Interesse“ und eine Umgebung aufteilen. Der Erfolg dieser Methoden beruht auf der Tatsache, dass die reduzierte Dimensionalität der „Region von Interesse“ eine (fast) exakte Lösung der Schrödinger-Gleichung ermöglicht, während der Effekt der elektronischen Struktur der Umgebung mit näherungsweisen (und rechnerisch weniger anspruchsvollen) Ansätzen berücksichtigt wird. Eine Methode, die eine solche Beschreibung ermöglicht, ist die Density Matrix Embedding Theory (DMET). Ziel dieses Projekts ist die „Untersuchung von Umgebungseffekten auf Eisen-Schwefel-Cluster mithilfe linearer Antwort-Dichtematrixeinbettungstheorie“. Vorarbeiten innerhalb der DMET zeigten, dass der vorgeschlagene Ansatz für die Beschreibung angeregter Zustände in molekularen Systemen mit starker Elektronenkorrelation, d. h. Eisen-Schwefel-Clustern, ungeeignet ist (unveröffentlichte Arbeit). Um das Projektziel dennoch zu erreichen, wurde daher eine alternative Strategie verfolgt. Durch die Vereinheitlichung diagrammatischer Methoden in der Quantenchemie und der theoretischen Physik der kondensierten Materie wurde ein neuer Weg zur effizienten Bestimmung solcher Anregungszustände gefunde. Diese neuen Entwicklungen werden zum ersten Mal eine Erweiterung dieser Methoden für stark wechselwirkende Systeme ermöglichen. Das ursprüngliche Ziel des Forschungsantrags ist damit in greifbare Nähe gerückt, wenn auch mit einer anderen Methodik. In einem anderen Anwendungsbereich haben wir festgestellt, dass die ursprüngliche Idee vielversprechend für die Identifizierung von supraleitenden Phasenübergängen in stark korrelierten Quantenmaterialien ist. Dieser Anwendungsbereich wird durch die jüngsten Entwicklungen von DMET für die ab initio-Simulation von supraleitenden Trends in Kupraten ermöglicht und stellt einen wichtigen Schritt zum Verständnis des mikroskopischen Ursprungs der Hochtemperatursupraleitung in realen Materialien dar, welcher seit Jahrzehnten eine Herausforderung für Theorie und Experimente darstellt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2026 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung