Simulationen aus Ab-initio-Methoden: Struktur und Dynamik aus der Quantenmechanik
Lise-Meitner-Gruppe – Mariana Rossi
Die unabhängige Lise-Meitner-Gruppe "SAbIA"[1] (Simulations from Ab Initio Approaches) ist im Januar 2020 in das Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie umgezogen. Geleitet wird die Gruppe von Dr. Mariana Rossi.
Forschung:
Das zentrale Thema der Forschung in der Gruppe ist die Entwicklung eines tieferen Verständnisses der Auswirkungen von Temperatur und Quantenkernbewegung auf die strukturellen und elektronischen Eigenschaften komplexer, schwach gebundener Systeme. Insbesondere sind wir daran interessiert, die Chemie und Physik zu entschlüsseln, die die Eigenschaften von Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien, einschließlich flexibler organischer Materialien, bestimmen. Dies erfordert, dass nicht nur die Elektronen, sondern auch die Kerne im Rahmen der ersten Prinzipien der Quantenmechanik behandelt werden.
Wir entwickeln und implementieren quantenmechanische Methoden nach den ersten Prinzipien, die es uns ermöglichen, bisherige Beschränkungen bei der Behandlung hochdimensionaler realistischer Systeme zu überwinden und so neue Phänomene zu erforschen. Um dies zu erreichen, verbinden wir Dichtefunktionaltheorie und Pfadintegralmethoden mit Hilfe von Machine-Learning-Modellen, um neue Längen- und Zeitskalen zu überbrücken. Wir versuchen auch, die Berechnung von Observablen zu verbessern, die direkt experimentell untersucht werden können, insbesondere durch Berücksichtigung der Kernbewegung.
Zu den Hauptanwendungsbereichen gehören molekulare Kristalle, getragene Nanobauteile und hybride organisch-anorganische Heterostrukturen. Zu den neuen Schwerpunkten der Gruppe gehören Nicht-Gleichgewichtsphänomene an Wasser-Festkörper-Grenzflächen und nicht-adiabatische Effekte in der Quantenkernbewegung.
Mission:
Wir untersuchen und erklären neue physikalische Phänomene, die an komplexen Materialien auftreten, indem wir fortschrittliche theoretische Methoden entwickeln und anwenden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind wir auf die Fähigkeiten, die Kreativität und die Motivation unserer Gruppenmitglieder angewiesen. Wir sind daher bestrebt, Vielfalt im weitesten Sinne und offene Diskussionen über die Forschung in der Gruppe zu fördern - alle Ideen und Fragen sind wichtig! Außerdem unterstützen wir nachdrücklich den Austausch von Ideen und die Weitergabe von Forschungsergebnissen durch unsere Gruppenmitglieder an andere Mitglieder der Gemeinschaft, da wir wissen, dass die Entwicklung aller Studenten zu einer motivierteren und kreativeren Forschung führt.
Code-Entwicklung:
Wir sind auch Teil des Entwicklungsteams von zwei großen atomistischen Simulationssoftwareprogrammen, nämlich:
