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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” ...

Die Anwendung der von uns entwickelten Simulationsmethoden auf relevante Fragestellungen der Chemie, Physik, Materialwissenschaften und Biophysik ist oberste Prämisse, einerseits als letztendliche Demonstration ihrer Nützlichkeit für das Verständnis und Vorhersagen neuer Phänomene und andererseits als Inspiration für neue methodische Entwicklungen. Allgemein ...

Our group investigates promising materials for energy harvesting (solar and thermoelectric energy), energy storage (batteries and hydrogen storage), and photocatalytic applications. The objective is to discover and examine new, inexpensive, and abundant functional materials for future devices.

The characterization of structure and dynamics in condensed phase systems that lack long-range order is still a challenging topic in present day physical chemistry. This is despite the fact that condensed phase spectroscopy has achieved tremendous technical advances in the past decades, enabling the measurement of the frequency, intensity, linewidth, and line shape of a spectrum with breathtaking accuracy.

Gruppenleitung

Prof. Dr. Thomas Kühne

Theoretische Chemie - Arbeitskreis Kühne

Lehrstuhlinhaber - Dynamics of Condensed Matter

Thomas Kühne
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+49 5251 60-5726
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