Simulation der elektronischen Wechselwirkung schneller, schwerer Ionen mit Festkörpern

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Grüner
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5422386

Obgleich die elektronische Wechselwirkung schneller, schwerer Ionen mit Festkörpern seit langem intensiv studiert wird, lässt sich nach wie vor der für viele Anwendungen wichtige Bereich um das Energieverlustmaximum nur schwer theoretisch beschreiben. Wegen der dort erreichten Stärke der Wechselwirkung liegt ein ständiger Ladungswechsel der Ionen vor, der gleichzeitig mit mehreren Atomen des Festkörpers erfolgen kann. Der Ladungszustand ist wesentlich für die Ion-Festkörper-Wechselwirkung, kann aber mit den bisherigen Theorien, die entweder auf unabhängigen Binärstößen oder kollektiven Ansätzen beruhen, nur unzureichend berechnet werden. Einzig das klassische "n-body Classical Trajectory Monte-Carlo" (nCTMC) Verfahren zeigt eine mögliche Lösung, behandelt aber die Kollision mit nur einem Atom, d.h. die Situation in einem dünnen Gas. Ziel des beantragten Projekts ist die Weiterentwicklung von nCTMC zu einem nN-CTMC-Verfahren, um so die gleichzeitige Wechselwirkung eines Projektils mit N Atomen inklusive aller Elektronen bei Festkörperdichte zu simulieren. Damit sollen mit bisher unerreichter Genauigkeit aktuelle Fragestellungen wie ladungszustandsabhängige Energieverluste in Oberflächennähe, lokale Energiedeposition bei der Nanostrukturierung, Elektronenspektren für Strahlenbiologie, sowie die Wechselwirkung mit dichten Plasmen untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen