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Dynamics of Condensed Matter (DCM)
Prof. Dr. Thomas D. Kühne
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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.

Der methodische Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Anwendung der Molekular-dynamikmethode bei endlicher Temperatur auf großen Längen- und Zeitskalen, wobei die atomaren Kräfte quantenmechanisch mit Hilfe parameterfreier Elektronenstrukturmethoden berechnet werden. Insbesondere der von uns entwickelte “Car-Parrinello-like Approach to Born-Oppenheimer Molecular Dynamics” erlaubt es neue Phänomene rechnerisch zu studieren, die ...

Die Charakterisierung von Struktur und Dynamik in Systemen mit kondensierten Phasen, denen eine weiträumige Ordnung fehlt, ist in der heutigen Physikalischen Chemie immer noch ein herausforderndes Thema. Die Kondensationsphasenspektroskopie hat in den letzten Jahrzehnten enorme technische Fortschritte erzielt, welche die Messung von Frequenz, Intensität, Linienbreite und Linienform eines Spektrums mit atemberaubender Genauigkeit ermöglichen ...

Unsere Gruppe untersucht vielversprechende Materialien für die Energiegewinnung (Solarenergie und thermoelektrische Energie), Energiespeicherung (Batterien und Wasserstoffspeicherung) sowie photokatalytische Anwendungen. Ziel unserer Forschung ist die Entdeckung und Untersuchung neuer, kostengünstiger und reichlich vorhandener Funktionsmaterialien für zukünftige Solarzellen ...

Die Entwicklung nachhaltiger Energie ist ein faszinierendes und wachsendes interdisziplinäres Forschungsgebiet zur Bewältigung der Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Die Entdeckung neuartiger Materialien mit geeigneten Eigenschaften ist ein unverzichtbarer Schritt zur Realisierung erschwinglicher und hocheffizienter erneuerbarer Energiequellen ...

Gruppenleitung

Prof. Dr. Thomas Kühne

Theoretische Chemie - Arbeitskreis Kühne

Lehrstuhlinhaber - Dynamics of Condensed Matter

Thomas Kühne
Telefon:
+49 5251 60-5726
Büro:
NW2.875

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