Forschungskonzept
Chemische und physikalische Vorgänge sind untrennbar mit großen Längen- und Zeitskalen verbunden. Eine zumindest teilweise quantenmechanische Beschreibung eines solch vielatomigen Systems ist nur in wenigen Ausnahmefällen mit analytischen Methoden möglich. Stattdessen ist eine statistisch-mechanische Behandlung mit quantenmechanischen Methoden notwendig, die dann mit Hilfe moderner massiv-paralleler Großrechner gelöst werden kann. Die Hauptaufgabe liegt darin, numerische Methoden zu entwerfen und in Form von Computerprogrammen zu implementieren, die durch geschickte Approximationen eine möglichst effiziente Lösung erlauben, aber gleichzeitig die Chemie und Physik des ursprünglichen Systems korrekt wiedergeben.
Unser Hauptaugenmerk liegt jedoch nicht nur auf der alleinigen Entwicklung neuer Rechenmethoden, sondern gleichzeitig auch auf der Bearbeitung relevanter Fragestellungen der Chemie, Physik, Materialwissenschaften und Biophysik. Im Allgemeinen befassen wir uns mit der Untersuchung komplexer Systeme in kondensierten Phasen (Flüssigkeiten, Festkörper und supramolekulare Systeme). Insbesondere untersuchen wir zur Zeit wässrige Systeme wie beispielsweise Wassergrenzflächen, Wasser in eingeschränkten Geometrien, biologisch relevante Reaktionen in Wasserlösungen sowie der heterogenen “on-water” Katalyse. Zudem studieren wir weitere nachhaltige Systeme und Energiematerialien, insbesondere CIGS-basierte Dünnschichtsolarzellen, Polymerelektrolytbrennstoffzellen, Lithium-Schwefel Batterien, neuartige Wasserstoffspeichermaterialien, festen Wasserstoff, nichtflüchtige Phasenwechselmaterialien und die auf topologischen Weyl-Halbmetallen basierte Katalyse.
