Projektbeschreibung
Wie mit vereinfachten Ansätzen tiefere Einblicke in Elektronenspeichereffekte gelingen
Einige theoretische Ansätze behandeln die Elektronendichte als ein Fluid, das in Reaktion auf elektromagnetische Felder fließt. Bei einer angemessenen Beschreibung dieses Fließens muss berücksichtigt werden, dass es zu einem bestimmten Zeitpunkt von seiner Geschichte abhängt: Das System verfügt über ein Gedächtnis. Werden diese Speichereffekte vernachlässigt, ist es nicht möglich, wichtige Phänomene wie etwa Mehrfachanregungen in Materialien zu verstehen. Das EU-finanzierte Projekt MEDYNA entwickelt rigorose und rechnerisch effiziente Ansätze, um speicherungsabhängige Effekte abzurufen. Diese Ansätze beruhen auf einem neuen theoretischen Paradigma, der „Konnektortheorie“ (Connector Theory), die das anhand von Modellen gewonnene Wissen anwendet. Sie wird den Zugang zu durch frühere Annäherungen nicht erfassten physikalischen Zusammenhängen schaffen und neue Werkzeuge zur Entwicklung und Beschreibung des Verhaltens von Molekülen und Materialien bereitstellen.
Ziel
Many materials properties are determined by the dynamics of electrons and spectroscopic features due to electronic excitations. One of the most efficient approaches to describe these properties in principle is Time-Dependent Density Functional Theory (TDDFT). In this framework, however, many interesting phenomena, such as Rabi oscillations or satellites in excitation spectra, depend on the history of the evolution of the system in time. This fact is completely neglected in the most commonly used, adiabatic, approximations.
The researcher, Dr. Lionel Lacombe and the host supervisor, Prof. Lucia Reining, aim at developing new practical schemes to identify and retrieve memory dependent effects in materials. This requires the development of efficient density functionals as a key ingredient to access new physics stemming from non-adiabatic phenomena at a low numerical cost. The strategy links computation on model systems and realistic materials through a formal approach, termed Connector Theory (COT). In the model systems, this requires the development of new diagrammatic Green’s functions expansions. Both widely used models, in particular the homogeneous electron gas, and more flexible systems will be considered. For the real materials, only simple approximations have to be evaluated, since COT allows to improve the results by orders of magnitude using the model knowledge. The method will be applied to predict the charge and spin dynamics, and photoabsorption spectra. Moreover, the model results will be tabulated and made freely available, which opens the way for understanding and predictions of many more materials and phenomena.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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