Korrelierte Materialien in Kürze:
Quantenmechanische Vielteilcheneffekte sind heutzutage nicht nur auf einer reinen Modellebene von fundamentalem Interesse. Die Möglichkeiten zeitgemäßer Materialwissenschaften erlauben zunehmend die Darstellung gänzlich neuartiger komplexer Verbindungen, welche mit vereinfachten theoretischen Methoden oft nur unzureichend beschrieben werden können.
Das komplizierte Zusammenspiel zwischen chemischer Bindung, Dimensionalität sowie Orbital-, Spin-, und Ladungsfreiheitsgraden im elektronischen Vielteilchensystem auf unterschiedlichen Zeit- und Längenskalen stellt enorme Herausforderungen an die moderne Theoretische Festkörperphysik. In sogenannten Quantenmaterialien liegt beispielsweise oft eine subtile Balance zwischen lokalisiertem und itinerantem Verhalten der Elektronen vor, welche Anlaß zu stark übersteigerten Antwortverhalten geben kann.
Woran wir forschen:
Im Vordergrund steht die Entwicklung neuer Konzepte und die flexiblen Verbindung verschiedener Theoriekomplexe. Damit soll es möglich werden, grundlegendes Verständnis auf dem Gebiet der realistischen Vielteilchensysteme zu erlangen. Die Anwendung der erarbeiteten theoretischen Methoden auf konkrete Fragestellungen zu modernen Materialsystemen ist ein wichtiger Bestandteil unserer Forschung. Dabei bewegen wir uns immerzu im faszinierenden Spannungsfeld zwischen der modellhaften theoretischen Beschreibung der essentiellen Physik und den komplexen Gegebenheiten des wahren realistischen Systems.
Eine konkrete intensive Forschungsaktivität ist die Verbindung von realistischen Bandstrukturmethoden mit Vielteilchentheorien. In diesem Zusammenhang arbeiten wir bezüglich letzteren mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verfahren, z.B. der Quanten-Monte-Carlo- und der Slave-Boson-Technik. Die Pseudopotential- und Projector-Augmented-Wave-Theorie sind die Methoden der Wahl zur Beschreibung der realistischen Bandstruktur.
Hinsichtlich der Anwendung interessieren wir uns besonders für quasi-niederdimensionale Systeme, bei denen die Berücksichtigung mehrer verschiedener Freiheitsgrade auf mikroskopischer Ebene essentiell ist. Frustrationseffekte spielen in diesem Zusammenhang oftmals auch eine wichtige Rolle.
Zunehmend widmen wir uns auch expliziten Mehrteilchenprozessen im Bereich quantenmechanischer Transportphänomene. Die wichtige Beschreibung elektronischer Korrelationen erfordert dort komplett neue Formulierungen und Theorieentwicklungen.