Arbeitsgruppen Vielteilchenphysik
Die Arbeitsgruppen Vielteilchentheorie und Vielteilchennumerik entwickeln analytische und numerische Methoden für Vielteilchensysteme und wenden diese auf materialwissenschaftliche Problemstellungen an. Im Zentrum steht hierbei das Problem einer geeigneten Behandlung der Elektron-Elektron-Wechselwirkung in Festkörpern zur Beschreibung quantenmechanischer Phänomene jenseits der Störungstheorie.
Im Einzelnen beschäftigen sich die Mitglieder der Arbeitsgruppen mit den dynamischen Eigenschaften korrelierter quasi-eindimensionaler Materialien (z.B. optische Anregungen von Polymeren), Quasiteilchen-Bandstrukturen stark korrelierter Elektronensysteme (Übergangsmetalle und ihre Verbindungen) und der Theorie des metallischen Ferromagnetismus, sowie dem Metall-Isolator-Übergang aufgrund der Elektron-Elektron-Wechselwirkung (Mott-Übergang). Zu den verwendeten analytischen Methoden zählen Diagrammtechniken für starke und schwache Kopplung, Bosonisierung und Feldtheorie, sowie das Gutzwiller-Variationsverfahren und die dynamische Molekularfeld-Theorie. In der Vielteilchennumerik werden unter anderem lanczosartige exakte Diagonalisierung und die Dichtematrix-Renormierungsgruppe angewendet und weiterentwickelt.
Zum Bereich Vielteilchenphysik gehört auch die Arbeitsgruppe Ungeordnete Vielteilchensysteme. Die Aufgabe dieser Arbeitsgruppe liegt in der Entwicklung der analytischen und numerischen Methoden zur Behandlung von Vielteilchensystemen, in denen Unordnungseffekte eine entscheidende Rolle spielen. Zu diesen Systemen zählen einerseits anorganische Gläser, amorphe Halbleiter, Mischkristalle und fast alle anorganische Halbleiterheterostrukturen, die in den modernen Materialwissenschaften untersucht und angewendet werden. Andererseits spielen Unordnungseffekte eine wichtige Rolle in organischen und biologischen Systemen, wo sie zusammen mit langreichweitigen Vielteilchenkorrelationen die optischen und Transport-Eigenschaften entscheidend beeinflussen. Zu letzteren Systemen zählen zum Beispiel dotierte und konjugierte Polymere, organische Gläser, DNA-Moleküle und ionische Kanäle.
Die Arbeitsgruppen der Vielteilchenphysik beteiligen sich am Wissenschaftlichen Zentrum für Materialwissenschaften.
