KONWIHR

KOMPETENZNETZWERK FüR TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHES HOCH- UND HöCHSTLEISTUNGSRECHNEN IN BAYERN

2000N06 OOPCV

Arbeitsfeld:

Das Studium hochkorrelierter Vielteilchensysteme ist eines der großen Themen der heutigen physikalischen Grundlagenforschung. Korrelierte Elektronensysteme sind zum Beispiel entscheidend für die Materialeigenschaften der Hochtemperatur-Supraleiter oder der "Colossal Magnetoresistance"-Materialien. Bei beiden Materialklassen bestehen sehr aussichtsreiche technologische Anwendungsmöglichkeiten, bei den "Colossal-Magnetoresistance"-Materialien zum Beispiel auf dem Gebiet der Datenspeicherung ("magnetic recording").

Während die starke quantenmechanische Verschränkung der Wellenfunktionen einzelner Teilchen in diesen Materialien die Ursache für die ungewöhnlichen Eigenschaften ist, bedingt sie gleichzeitig Probleme bei deren theoretischem Verständnis. In Systemen, in denen die Vielteilcheneffekte dominieren, können quantitative Aussagen oft nur noch mit aufwendigen numerischen Simulationen erreicht werden. Mit ihrer Hilfe kann direkt, unter Einschluss aller Vielteilcheneffekte, nachgeprüft werden, welche mit dem Experiment vergleichbaren Vorhersagen theoretische Modelle liefern.

So wie am Computer simulierte "Crash-Tests" in der Automobil-Industrie heute schon Kosten und Entwicklungszeit senken, werden numerische Simulationen in Zukunft das bisher weitgehend empirische Vortasten auf der Suche nach technologisch interessanten Materialien deutlich beschleunigen.

Die Arbeitsgruppen des Antragstellers und seiner Kooperationspartner haben, in den letzten Jahren führend an der Entwicklung immer leistungsfähigerer Simulationstechniken in der Festkörperphysik mitgewirkt. Diese Kenntnisse sollen im beantragten Projekt in Form von einfach und flexibel einsetzbaren objektorientierten Softwarebausteinen zusammengefasst und für Forschung und Lehre zur Verfügung gestellt werden. Damit soll auch Nutzern ohne größere Kenntnisse in der Programmierung paralleler Hochleistungsrechner ermöglicht werden, innerhalb kürzester Zeit leistungsfähige Simulationen für sehr weitgefasste Klassen physikalischer Fragestellungen auf den verschiedensten Kristallgitter-Geometrien zu entwerfen. Die neuen Bibliotheken sollen sowohl in der physikalischen Grundlagenforschung als auch in der Projektarbeit mit Studenten eingesetzt werden. Daneben soll die Zusammenarbeit mit experimentell arbeitenden Forschergruppen aus angewandter Physik und Industrie gesucht werden.