FOR 1346:  Dynamical Mean-Field Approach with Predictive Power for Strongly Correlated Materials

• Fachliche Zuordnung: Physik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 143648101

In vielen chemischen Elementen und ihren Verbindungen wechselwirken die Elektronen stark - sie sind "stark korreliert“. In diesen Systemen können bereits geringe Änderungen äußerer Parameter, z.B. Temperatur, Druck, Magnetfeld oder Dotierung, zu starken Veränderungen führen. Beispiele sind die extrem großen Widerstandsänderungen an einem Metall-Isolator-Übergang und die Hochtemperatur-Supraleitung.
Diese ungewöhnlichen Eigenschaften sind nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für zukünftige technologische Anwendungen von größtem Interesse. Materialien mit korrelierten Elektronen spielen z.B. für den Bau von Sensoren und Schaltern und für die Entwicklung neuartiger elektronischer Bauelemente mit nützlichen Funktionalitäten eine große Rolle.
Aufgrund der starken Wechselwirkung der quantenmechanischen Teilchen sind elektronisch korrelierte Festkörper theoretisch besonders schwer zu erforschen. Hier hat die Entwicklung der sogenannten "Dynamischen Mean-Field-Theorie“ (DMFT) zu einem konzeptionellen Durchbruch geführt. Die Verknüpfung der DMFT mit herkömmlichen Methoden für die Berechnung der elektronischen Eigenschaften von Festkörpern eröffnete darüber hinaus einen völlig neuen Zugang zur realistischen Modellierung korrelierter Materialien.
Trotz seiner Erfolge muss dieser neue Ansatz doch noch erheblich weiterentwickelt werden, wenn er in Zukunft auch auf komplexe elektronische Systeme anwendbar sein soll. Das ist genau das Ziel der ortsverteilten Forschergruppe. Sie beabsichtigt, durch die Zusammenarbeit aller aktiven Forschergruppen im deutschsprachigen Teil Europas einen neuen Standard in der rechnergestützten Untersuchung korrelierter Festkörper zu erreichen, der es ermöglicht, die Eigenschaften komplexer korrelierter Materialien zu berechnen und sogar vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweiz, Tschechische Republik

Projekte

• A self-consistent, relativistic implementation of the LSDA+DMFT method (Antragsteller Chioncel, Liviu ;  Ebert, Hubert )
• Doping of correlated oxides: Electronic structure and electron-lattice effects (Antragstellerinnen / Antragsteller Claessen, Ralph ;  Valenti, Maria Roser )
• Electronic structure of exemplary correlated materials (Antragsteller Haverkort, Maurits ;  Tjeng, Liu Hao )
• Energies and forces for materials with strong correlations (Antragsteller Blöchl, Peter E. ;  Kehrein, Stefan )
• LDA+DMFT approach to multi-band correlation phenomena: Susceptibilities and structural relaxation (Antragsteller Vollhardt, Dieter )
• Massively parallel simulations of strong electronic correlations: Realistic coulomb vertex and multiplet effects (Antragstellerinnen / Antragsteller Koch, Erik ;  Pavarini, Eva )
• Merging GW and dynamical mean-field theory (Antragsteller Held, Karsten ;  Kresse, Georg ;  Toschi, Alessandro )
• Quantum Monte Carlo impurity solvers for multi-orbital problems and frequency-dependent interactions (Antragsteller Assaad, Fakher Fakhry ;  Werner, Philipp )
• Realistic many-body approach to materials with strong nonlocal correlations (Antragsteller Lichtenstein, Alexander )
• Realistic theory of electronic correlations in nanoscopic systems (Antragsteller Sangiovanni, Giorgio ;  Wehling, Tim )
• Zentralprojekt (Antragsteller Vollhardt, Dieter )

• Sprecher: Professor Dr. Dieter Vollhardt
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Alexander Lichtenstein