Rechencluster
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Rechencluster trägt massgeblich zu einer Reihe von Forschungsvorhaben bei. Hier sind insbesondere die in den DFG Schwerpunktprogrammen 1243 und 1181 und die durch das BMBF geförderten Projekte NANODYN und PLUTO zu nennen. Im Rahmen des SPP1243 wird die elektronische Leitfähigkeit von molekularen Systemen untersucht. Diese sogenannte molekulare Elektronik gilt als einer der aussichtsreichsten Kandidaten für die Ablösung der Silizium-basierten Mikroelektronik. Es werden neue theoretische Zugänge entwickelt, die zugehörigen Computerprogramme implementiert und dann Vergleiche zu experimentellen Situationen durchgeführt, um den Ladungstransport durch einzelne Moleküle besser zu verstehen. Das Hauptaugenmerk liegt hier auf einer vorhersagesicheren quantitativen Behandlung des elektronischen Transports durch Einzelmoleküle im Kontakt mit spezifischen Elektroden/Substratmaterialien. Das Forschungsvorhaben im Schwerpunktprogramm 1181 hat das Verständnis und die gezielte Verbesserung des Protonentransportes in Hybridmembranen bestehend aus einem protonenleitenden Polymer und funktionalisierten Nanoteilchen, z.B. auf Basis des MCM-41 oder von PMOs, zum Ziel. Hier werden mit quantenmechanischen Methoden Molekulardynamiksimulationen durchgeführt, welche entweder direkt den Diffusionskoeffizienten oder Energiebarrieren basierend auf der Freien Energie des Protons liefern. Es konnte gezeigt werden, wie sich durch die Beschaffenheit der Oberfläche bzw. der Funktionalisierung die Protonenleitfähigkeit in Abhängigkeit vom Wassergehalt verändert. In den BMBF Projekten NANODYN und PLUTO werden ebenfalls Fragestellungen an Oberflächen untersucht. Im NANODYN Projekt wird vor allem auf die Optimierung des Benetzungs- und Reibverhaltens für die konkrete technische Fragestellung mit Hilfe unterschiedlicher Beschichtungen abgestellt. Im Projekt PLUTO steht die Entwicklung von plasmabasierten Prozessen zum Aufbringen optischer Schichten im Mittelpunkt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Detailed Simulation and Characterization of Highly Proton Conducting Sulfonic Acid Functionalized Mesoporous Materials under Dry and Humidified Conditions. J. Phys. Chem. C, 113(44),19218–19227 (2009)
R. Marschall, P. Tölle, W.L. Cavalcanti, M. Wilhelm et al.
- Quantum mechanical and molecular mechanical simulation approaches bridging length and time scales for simulation of interface reactions in realistic environments. The European Physical Journal, 177(1),59-81 (2009)
J.M. Knaup, P. Tölle, C. Köhler and Th. Frauenheim
- An Improved Self-Consistent-Charge Density-Functional Tight-Binding (SCC-DFTB) Set of Parameters for Simulation of Bulk and Molecular Systems Involving Titanium. J. Chem. Theory Comput., 6,266 (2010)
G. Dolgonos, B. Aradi, N.H. Moreira and Th. Frauenheim
- Native Defects in ZnO Nanowires: Atomic Relaxations, Relative Stability and Defect Healing with Organic Acids. Journal of Physical Chemistry C, 114(44),18860 (2010)
N.H. Moreira, B. Aradi, A.L. Rosa and Th. Frauenheim
- Calculation of carrier-concentration-dependent effective mass in Nb-doped anatase crystals of TiO2. Phys. Rev. B, 83,155201 (2011)
H. A. Huy, B. Aradi, T. Frauenheim and P. Deák
- First principles theoretical study of the hole-assisted conversion of CO to CO2 on the anatase TiO2(101) surface. J. Chem. Phys., 134,104701 (2011)
R. Wanbayor, P. Deák, T. Frauenheim and V. Ruangpornvisuti
- Proton Conductivity of SO3H Functionalized Benzene–Periodic Mesoporous Organosilica. Small, 7, 1086 (2011)
Monir Sharifi, Christof Köhler, Pia Tölle, Thomas Frauenheim, Michael Wark
