Polaronen in Oxiden: ab-initio u. Modell-Hamilton-Operatoren

Projekt: Forschungsförderung

Projektdetails

Abstract

Ladungsträger, die man in ein ionisches und verformbares Material einbringt, wechselwirken mit den Gitterschwingungen (Elektron-Phonon-Wechselwirkung). Als Folge dieser Wechselwirkung können die Ionen ihre Position leicht anpassen und eine Polarisation verursachen, in deren räumlichem Zentrum der Ladungsträger steht. Der Träger wird gemeinsam mit der induzierten Polarisation als Einheit betrachtet. Dieses Quasiteilchen wird Polaron genannt. Es gibt „große“ und „kleine“ Polaronen. Die Größenbezeichnung hängt davon ab, ob die Polarisationswolke (d. h. der Polarisationsradius) viel größer als der Atomabstand im Material ist oder nicht. Trotz ihrer grundlegenden Ähnlichkeiten gibt es keine allgemein gültige Theorie, die große und kleine Polaronen gleichermaßen erklärt. Die grundlegenden Eigenschaften der großen und kleinen Polaronen werden durch zwei konzeptionell verschiedene theoretische Modelle beschrieben: ab-initio-Theorien oder Modell-Hamilton-Operatoren. Polaronen spielen eine entscheidende Rolle in vielen physikalischen Vorgängen wie Ladungsübertragung, Transport und optische Anregungen, die von grundlegender Bedeutung für technologische Anwendungen in der Energieumwandlung, Katalyse, Optoelektronik und Photonik sind. Dieses Projekt stellt ein ambitioniertes Forschungsprogramm dar, das versucht, herausfordernde Fragen, die die Natur und das Verhalten von Polaronen betreffen, zu beantworten. Außerdem wird der Einfluss von Polaronen auf die Eigenschaften und die Funktionsweise von Übergangsmetalloxiden untersucht. Diese gehören zu den vielversprechendsten Materialien für heutige und zukünftige Technologien. Das Hauptziel unserer Forschung ist es, ein Modell zu formulieren und zu testen, das den abinitio und den Modell-Hamilton Ansatz zusammenführt und zu einer einheitlichen theoretischen Beschreibung von kleinen und großen Polaronen führt. Das zweite Ziel ist es, dieses neue computergestützte Rechenmodell bei realistischen Problemen in der Materialwissenschaft anzuwenden. Insbesondere wollen wir die Bildung und Dynamik von Polaronen in Übergangsmetallen erklären und verstehen. Zu diesem Zweck schließen sich zwei Forschungsgruppen zusammen, die in Bezug auf Modell-Hamilton-Operatoren (Belgien) und abinito Methoden (Österreich) führend sind. Die gemeinsame herausragende Expertise auf dem Gebiet der Elektron-Phonon-Wechselwirkung und der Polaronen wird es erlauben, modernste theoretische Methoden, die die unterschiedlichen Skalen von großen und kleinen Polaronen abdecken, zu entwickeln.
AkronymPOLOX
StatusAbgeschlossen
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/05/1630/04/19