Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie berechnen
Moderne Lasertechnologie erzeugt Ultrakurzpulse, um die Bewegung von Atomen und Molekülen zu beobachten; mit kohärenten Wellenlängen von Nahinfrarot- bis ultrakurzem Röntgenlicht erfassen freie Elektronenlaser auch ultraschnelle dynamische Prozesse in Materie. Im EU-finanzierten Projekt 'A new computational framework for molecular dynamics' (HPCAMO) soll die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischen Feldern und komplexen Molekularsystemen erforscht werden. Die Projektmitglieder entwickelten einen theoretischen Berechnungsrahmen für die dynamischen Prozesse eines molekularen Wasserstoffions, das für Atto- bzw. Femtosekunden hochintensiven Lichtimpulsen ausgesetzt ist. Für die Eigenschaftsbeschreibung 'ab initio' diente eine zeitabhängige R-Matrix-Theorie. Die Wissenschaftler möchten diese Methode weiterentwickeln, sodass auch atomare Systeme berechnet werden können. Der entwickelte Hochleistungs-Rechencode wurde auf Basis der Open Computing Language entwickelt. Diese Programmierumgebung wird für Schreibprogramme für heterogene Computerarchitekturen verwendet, die aus einer Zentraleinheit und einer Grafikverarbeitungseinheit (GPU) bestehen. Die HPCAMO-Mitglieder präsentierten einen kostengünstigen Supercomputing-Grafikprozessor, der für kleine und mittlere Unternehmen erschwinglich sein soll. Diese Plattform erfasst Spektralbänder von Ferninfrarot bis zu weichen Röntgenstrahlen und Zeitskalen von Femto- bis zu Attosekunden und liefert somit wertvolle Informationen über Mikro-Interaktionen.
Schlüsselbegriffe
Berechnungsgrundlagen, dynamischer Prozess, Molekularsystem, Ultrakurzpuls, Attosekunden, Femtosekunden, Mikro-Interaktionen
