Forschungsfeld A

Molekular- und Partikelsimulationen

... dienen zur Simulation von Nano- und Mikrostrukturen und können in großskalige Ansätze eingebettet werden.

Teilchensimulationen

Wir simulieren Systeme und Prozesse in allen Größenordnungen und bringen die verschiedenen Skalen in Bezug zueinander. Wir betrachten physikalische, chemische und biologische Prozesse nicht isoliert voneinander, sondern in gemeinsamen Ansätzen.

Das ist das besondere an unserem Cluster: Die Forscherinnen und Forscher schlagen Brücken zwischen den Disziplinen. Sie verbinden Makro- und Mikrokosmos. Die Projekte im Forschungsfeld A erstrecken sich dabei bis in die Quantenwelt.

 (c) Max Kovalenko
Kleine Teilchen auf der großen Powerwall der Visualisierungsinstituts (VISUS).

Unsere Arbeit im Forschungsfeld A

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In der Quantenmechanik haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Teil mit ganz anderen physikalischen Gesetzmäßigkeiten und Problemen zu tun als in der molekularen oder makroskopischen Forschung.

Noch komplexer wird die Teilchenwelt, wenn man die vielfältigen Wechselwirkungen betrachtet. Jedes Teilchen steht in Beziehung zu den benachbarten Teilchen. Es wird von ihnen beeinflusst und nimmt selbst Einfluss.

Wir entwickeln und erweitern Simulationsmethoden für die Teilchenwelt. Eine davon ist die Molekulardynamik. Mit ihr untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die dynamischen und mechanischen Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern auf atomarem Niveau.

Wir wollen die Methoden aller Skalen zusammenführen. Deshalb suchen wir nach hybriden Techniken. Unsere Forscherinnen und Forscher koppeln die Methoden der Quanten- und Molekülmechanik sowie der Partikel- und Kontinuumsmechanik miteinander. Mit der Verbindung zur Kontinuumsmechanik und damit zur Research Area B wollen wir den Schritt in den Makrokosmos tun. 

Wir sehen als wichtige Aufgabe, mathematische Ansätze zu finden, die zu realistischen Modellierungen und Simulationen auf makroskopischer Ebene führen. Dabei berücksichtigen wir die Ergebnisse aus Molekular- und Partikelsimulationen.

Das geht nicht ohne Höchstleistungsrechnen. Deshalb entwickeln wir auch die passende Hard- und Software für die zunehmende und mittlerweile enorme Rechenleistung.

Koordinatoren Research Area A

Dieses Bild zeigt Holm
Prof. Dr.

Christian Holm

Koordinator Research Area A

Dieses Bild zeigt Werner
Prof. Dr.

Hans-Joachim Werner

Koordinator Research Area A