Forschung & Lehre

Forschung

In der Arbeitsgruppe „Theoretische Physik II“ werden verschiedene Fragestellungen aus der Theorie der kondensierten Materie behandelt. Dabei geht es um die grundsätzliche Frage, wie die Eigenschaften komplexer Vielteilchensysteme, wie zum Beispiel die der Elektronen in einem Festkörper, beschrieben werden können. Viele dieser Systeme zeigen bei tiefen Temperaturen einen Phasenübergang in einen völlig neuartigen Zustand, wie von einem Metall zu einem Isolator oder von einem Normal- zu einem Supraleiter. Ziel der Forschungen ist es, möglichst einfache Modelle zu entwickeln, diese mit analytischen und numerischen Methoden auszuwerten und die Resultate mit experimentellen Beobachtungen in Verbindung zu setzen. Vielfältige theoretische Methoden kommen zum Einsatz, von exakten numerischen Rechnungen für eindimensionale Modelle bis zu realistischen Berechnungen der Bandstruktur konkreter Festkörper. Themen im Einzelnen (sowie die jeweiligen Ansprechpartner):

 

  • Bandstruktur-Rechnungen, insbesondere für Transporteigenschaften (U. Eckern)
  • Ladungstransport über korrelierte Grenzflächen (im Rahmen des Transregio 80) (A. Weh)
  • Eindimensionale Modellsysteme (M. Dzierzawa)
  • Spintronik, insbesondere Spin-Ladungs-Konversion in NiMnSb-Filmen (U. Eckern)
  • Nicht-Quasiteilchen-Zustände in Halb-Heusler-Verbindungen (U. Eckern)
  • Nano-Wärmemaschinen für die Konversion von Wärme in Strom (U. Eckern)
  • Elektrodynamische Eigenschaften von Graphen (S. Mikhailov)
  • Topologische Materialien & Supraleitung (G. Tkachov)

In der Arbeitsgruppe „Prof. Dr. Ziegler“ werden insbesondere feldtheoretische Methoden verwendet, um sowohl klassische als auch komplexe quantenmechanische Systeme „effektiv“ zu modellieren, wobei ebenfalls die Transporteigenschaften wie die Leitfähigkeit im Vordergrund stehen.

Abschlussarbeiten

Themen für Abschlussarbeiten

In der Arbeitsgruppe können verschiedenste Themen vergeben werden, mit stärker analytischer oder stärker numerischer Ausrichtung. Alle Themen sind mit aktuellen Forschungsarbeiten in der Arbeitsgruppe verknüpft. Sprechen Sie die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter einfach an! Zum Beispiel:

  • Eindimensionale Quantensysteme, zum Beispiel Spin-Ketten, unterscheiden sich in ihrem Tieftemperaturverhalten dramatisch von den entsprechenden dreidimensionalen Systemen. Eine nicht mehr neue, aber immer noch spannende Frage ist, wie sich Defekte auswirken, z. B. auf das Energiespektrum und die Transporteigenschaften. Ansprechpartner: Dr. Dzierzawa
  • Graphen ist ein neuartiges Material, in dem die Kohlenstoffatome in einer Ebene angeordnet sind. Graphen hat bemerkenswerte elektronische Eigenschaften, die auch für Anwendungen interessant sein könnten: siehe auch Nobelpreis 2010. Ziel ist unter anderem, die elektromagnetischen Eigenschaften des Graphen genauer zu untersuchen. Sowohl analytische als auch numerische Methoden kommen dabei zum Einsatz. Ansprechpartner: Dr. Mikhailov
  • Elektronische Struktur und Transporteigenschaften korrelierter inhomogener Systeme, insbesondere Ladungs- und Spintransport durch Grenzflächen. Als Methode kommen insbesondere die Dichtefunktionaltheorie (DFT) sowie spezielle Methoden zur Behandlung stark korrelierter Systeme zum Einsatz. Ansprechpartner: U. Eckern, A. Weh
  • Bestimmte thermoelektrische Effekte (z. B. der Seebeck-Effekt) können benutzt werden, um Wärme direkt in elektrische Energie umzuwandeln. In diesem Projekt sollen daher die thermoelektrischen Eigenschaften erstens anhand konkreter Materialien (DFT in Verbindung mit Boltzmann-Theorie) und zweitens anhand von Modellsystemen untersucht werden. Die Frage ist dabei unter anderem, wie die Effektivität der Erzeugung elektrischer Energie verbessert werden kann. Das Projekt wird in Kooperation mit internationalen Partnern (Lublin, Polen; KAUST, Saudi-Arabien) durchgeführt. Ansprechpartner: U. Eckern

Lehrveranstaltungen (Theo. Phys. II)

(Angewandte Filter: Semester: aktuelles | Institution: Lehrstuhl für Theoretische Physik II | Vorlesungsarten: Vorlesung, Vorlesung + Übung, Seminar)
Name Dozent Semester Typ
Vorkurs Mathematik für Physiker und Materialwissenschaftler Sinner

Andreas Sinner

Wintersemester 2020/21 Vorlesung
Ungeordnete Systeme Ziegler

Klaus Ziegler

Wintersemester 2020/21 Vorlesung
Einführung in die theoretische Quantenphysik Dzierzawa

Michael Dzierzawa

Wintersemester 2020/21 Vorlesung
Seminar zur Theorie der kondensierten Materie Vollhardt

Dieter Vollhardt,

Ziegler

Klaus Ziegler,

Kopp

Thilo Kopp,

Chioncel

Liviu Chioncel,

Eckern

Ulrich Eckern,

Kampf

Arno Kampf

Wintersemester 2020/21 Seminar
Seminar über aktuelle Probleme der Festkörpertheorie Mikhailov

Sergey Mikhailov,

Dzierzawa

Michael Dzierzawa,

Tkachov

Gregor Tkachov,

Eckern

Ulrich Eckern

Wintersemester 2020/21 Seminar
Seminar über Zweidimensionales Elektronengas: Theorie und Anwendungen Schwingenschlögl

Udo Schwingenschlögl

Wintersemester 2020/21 Seminar

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