Response periodischer Systeme auf externen elektrischen und magnetischen Feldern

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Springborg
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 219844080

Während der letzten ungefähr sieben Jahre hat der Antragsteller in einer Zusammenarbeit mit einem Kollegen in USA darauf gearbeitet, eine Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, elektronische und strukturelle Responsen quasi-linearer Kettenverbindungen auf externen elektrostatischen Feldern zu berechnen. Die Arbeit erfolgte hauptsächlich mit Hilfe von Modell-Systemen. Zurzeit wird die Methode in zwei ab initio Computer-Programme implementiert, womit Polymere untersucht werden können. Bei diesem Projekt sollen unterschiedliche fundamentale Aspekte bei der Erweiterung auf 2- und 3-dimensionale Systeme behandelt werden. Ferner soll die Methode so erweitert werden, dass auch ebene Wellen als Basisfunktionen verwendet werden können und dass magnetische Felder behandelt werden können. Letztendlich soll einigen fundamentalen Fragestellungen der Methode nachgegangen werden. Wie in unserer früheren Arbeit sollen alle theoretischen Verfahren mit Hilfe von Modell-Systemen sowohl für große, aber endliche als auch für unendliche und periodische Systeme untersucht werden. Die Modell-Systeme erlauben eine detaillierte Untersuchung von Konvergenzverhalten und von unterschiedlichen Typen von Systemen. Sowohl für elektrische als auch für magnetische Felder werden die Feldoperatoren nicht mittels des Ortsoperators r, sondern mittels Ableitungen nach k berücksichtigt, wenn unendliche, periodische Systeme behandelt werden. Letztendlich bedeutet dies, dass die Phasenfaktoren der Einelektronenorbitale wichtig werden und dass die Bandstrukturen unendlicher, periodischer Systeme in elektromagnetischen Feldern nicht länger eindeutig sind. Außerdem ist nicht geklärt, wie und ob elektronische Anregungsenergien bestimmt werden können, auch weil die Verfahren nur für Systeme mit einer Energielücke zwischen besetzten und unbesetzten Orbitalen formuliert sind. Auch diese Aspekte sollen mittels speziell erzeugter Modell-Systeme untersucht werden. Letztendlich sollen Probleme bei der Anwendung gängig verwendeter Dichtefunktionale bei der Beschreibung von den Responsen ausgedehnter Kettenverbindungen zu elektrischen Feldern mittels Modell-Systemen untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Bernard Kirtman, Ph.D.