Forschung

SS 2015

WS 2014/2015

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Bachelor- und Lehramtsarbeiten

  • Laserablation an Al-Ni-Materialien: Untersuchung der Laserwirkung auf Al-Ni-Verbindungen und Al-Ni-Schichtsysteme (Betreuer: J. Roth)

    Bisher wurden fast ausschließlich reine Materialien untersucht. Ersten Arbeiten an Al-Ni-Materialien haben gezeigt, dass ein großes Interesse besteht, das verhalkten dieses Systems weiter zu untersuchen. Bisher wurden einige Verbindungen betrachtet, sowie ein einfaches Al auf Ni System. Diese Arbeiten sollen in dieser Bachelorarbeit weitergeführt werden.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil.

  • Weiterentwicklung eines neuen Germanium-Potenzials (Betreuer: J. Roth)

    In dieser Bachelorarbeit soll mit Hilfe ein neu entwickeltes Tersoff-Potenzials für Germanium für endliche Elektronentemperaturen weiterentwickelt werden. Unter starkem Laserbeschuss werden in Germanium Ladungsträger erzeugt, die dazu führen, dass sich die Bindungszustände komplett ändern und die atomistischen Wechselwirkung von der Elektronentemperatur abhängt. Diese wiederum wird von der Ladungsträger dichte mitbestimmt.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil

  • Laseranregung in Metallen mit nichtgaußschen Pulsen (Betreuer: J. Roth)

    Simulationen der Laserablation in Metallen können mit Hilfe des Zwei-Temperatur-Modells (TTM) durchgeführt werden. Das vorhandene Programm koppelt Molekulardynamik mit einer partiellen Differentialgleichung, die die zeitliche Entwicklung der Elektronentemperatur beschreibt. Dies ist notwendig, da eine reine Molekulardynamikrechnung die schnelle Wärmeleitung der Elektronen nicht modellieren kann. Obwohl unsere Probengrößen klein sind gegenüber den in der Industrie eingesetzten, haben wir wertvolle Erkenntnisse aus der Simulation räumlicher Gaußpulse gewonnen. Diese sollen nun in der angebotenen Arbeit auf Tophat Pulse erweitert werden.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil.

  • Mehrfachpulse: Untersuchung der Laserwirkung auf vorgeschädigte Proben (Betreuer: J. Roth)

    In dieser Arbeit sollen mehrere aufeinanderfolgende Pulse in getrennten Simulationen untersucht werden. Die Herausforderung ist die Präparation der Probe zwischen den Pulsen um einen stabilen Zustand herzustellen.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil.

  • Vergleichsrechnungen zum Zwei-Temperatur-Modell mit LAMMPS und IMD (Betreuer: J. Roth)

    Die Wärmeleitung in Metallen wird durch die Elektronen vermittelt und ist deshalb ein Quanteneffekt. Sie kann also nicht mit einer klassischen Molekulardynamiksimulation untersucht werden. Definiert man für Elektronen und Kristallgitter separate Temperaturen, so kann man ein Zwei-Temperatur-Modell einführen, das die Wärmeleitung korrekt beschreibt. Dazu werden die Elektronen mit einer Kontinuumsgleichung für die Wärme und die Gitteratome mit Molekulardynamik behandelt. Ziel der Bachelorarbeit ist es, Simulationen mit unserem institutseigenen Molekulardynamikpaket IMD und einem weiteren Paket (LAMMPS) durchzuführen. Beide unterstützen das Zwei-Temperatur-Modell, wodurch ein Vergleich der Ergebnisse möglich wird.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil

  • Eigenschaften von Quasikristallen (Betreuer: J. Roth)

    Quasikristalle sind wohlgeordnete Materialien, die nichtkristallographische Symmetrien aufweisen. Sie treten oft in Metallegierungen auf, wurden aber auch schon bspw. in der Gruppe Bechinger durch Kolloide in aperiodischen Laserfeldern realisiert. Je nach Vorbildung können Bachelorarbeiten zu Computersimulationen, zu gruppentheoretischen Themen oder zu Eigenschaften von quasikristallinen Mustern angeboten werden.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil. Alternativ: Gruppentheoretische Methoden in der Physik.

  • Untersuchung der (Anti-)Flexoelektizität in Al2O3 (Betreuer: J. Roth)

    Piezoelektrizität ist ein wohlbekanntes Phänomen der spontanen Polarisation, das in nicht-zentrosymmetrischen Kristallen auftritt, in zentrosymmetrischen Kristallen allerdings verboten ist. Vor kurzem konnte am Institut eine spontane Polarisierung an zentrosymmetrischen Kristallen unter inhomogener Deformation in Molekulardynamiksimulationen beobachtet werden. Diesen Effekt nennt man Flexoelektrizität (Siehe Beck, Chatzopoulos für die Untersuchung von MgO). Ziel der Arbeit ist es, die einfachen Deformationsmoden in Al2O3 zu simulieren und die Bewegung der Atome zu beschreiben. Alternativ dazu ist es auch möglich, den vollständigen Satz der Flexoelektrizitätsparameter für Al2O3 gruppentheoretisch auf ihre Realisierbarkeit in Experiment und Simulation zu untersuchen.

    Voraussetzungen: Kenntnisse im Bereich atomistischer Simulationen und der Umgang mit Linux sind von Vorteil. Alternativ: Gruppentheoretische Methoden in der Physik.

Zu einer unverbindlichen Beratung sind Sie jederzeit sehr herzlich bei Apl. Prof. J. Roth eingeladen.