Neue Emmy Noether-Gruppe entwickelt innovative Methoden zur Untersuchung von kristallinen Materialien

Am 1. März 2021 hat die neue Emmy Noether-Forschungsgruppe "Mesoscale Material Modeling and Simulations (3MS)" ihre Arbeit an der Fakultät Mathematik der TU Dresden aufgenommen. Gruppenleiter Dr. Marco Salvalaglio, ein italienischer Physiker und Materialwissenschaftler, macht sich dabei das interdisziplinäre Forschungsumfeld an der TU Dresden zu Nutze und arbeitet unter anderem eng mit dem Dresden Center of Computational Materials Science (DCMS) zusammen. Gemeinsam werden neuartige Methoden zur Untersuchung kristalliner Materialien entwickelt, die in der Lage sind, Längenskalen zu überbrücken und so den Weg zu innovativen, großflächigen Untersuchungen zu ebnen. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit bis zu 1,5 Millionen Euro für sechs Jahre gefördert.

Kristalline Materialien finden sich überall in Natur und Technik: Sie kommen in Gesteinen und in lebenden Organismen vor und sind für die meisten elektronischen Geräte, die wir heute benutzen, unerlässlich. Sie weisen besondere makroskopische Eigenschaften auf, wie zum Beispiel vielfältige Oberflächenstrukturen oder elastisch-plastisches Verhalten bei äußerer Belastung, die jedoch auf die mikroskopische Anordnung der Atome in periodischen Gittern zurückzuführen sind. Mit seiner Emmy-Noether-Forschungsgruppe "3MS" möchte Dr. Marco Salvalaglio die Eigenschaften kristalliner Materialien mittels umfangreichen Techniken, die auf den sogenannten Phasenfeld- und Phasenfeld-Kristall-Modellen basieren, näher erforschen.

Die Anwendung dieser Phasenfeldmodelle wird eine gröbere Darstellung kristalliner Strukturen ermöglichen. Zum Beispiel können die Forschenden auf große Längenskalen unter Beibehaltung einiger Details des Kristallgitters in Bereichen der Kristalle fokussieren, die für die Beschreibung von Defekten und Grenzflächen relevant sind. Dies wird es ermöglichen, bisher offene Probleme anzugehen und allgemeine Eigenschaften sowie spezifische, mesoskalige Aspekte technologisch relevanter Systeme, wie polykristalliner Materialien und kristalliner Heterostrukturen, näher zu untersuchen.

Dr. Salvalaglio ist froh darüber, die ideale Forschungsumgebung für dieses anspruchsvolle Projekt gefunden zu haben: "Ich war dank eines Alexander von Humboldt-Stipendiums von 2016 bis 2018 als Gastwissenschaftler an der TU Dresden. Danach habe ich, neben einigen Forschungsaufenthalten im Ausland, weiter an Projekten gearbeitet, die aus dieser Zeit stammen. An der TU Dresden, insbesondere am Institut für Wissenschaftliches Rechnen an der Fakultät Mathematik unter der Leitung von Prof. Dr. Axel Voigt, fand ich das erforderliche Wissen, das ich benötige, um anspruchsvolle materialwissenschaftliche Probleme mit Hilfe modernster Rechentechniken anzugehen. Das im Rahmen des Emmy Noether-Programms geförderte Projekt ist stark interdisziplinär ausgerichtet. Es beinhaltet die Entwicklung neuer Modelle, ihre Implementierung dank fortschrittlicher numerischer Techniken und ihre Anwendung."

Daher wird die "3MS"-Gruppe eng mit Forschenden im Rahmen des Dresden Center of Computational Materials Science (DCMS) zusammenarbeiten: "Das DCMS ist ein einzigartiges Umfeld, da es verschiedene theoretische, materialwissenschaftliche Aktivitäten mit klassischen und neuartigen Ansätzen verbindet, auch in engem Kontakt zu experimentellen Gruppen. Ich bin ein vollwertiges Mitglied des DCMS geworden und werde so von der breiten Erfahrung und Expertise profitieren, die dort vermittelt und ausgetauscht wird", erklärt Dr. Salvalaglio.

Webseite der Emmy-Noether-Gruppe "3MS": https://www.3msgroup-tud.de/

Kontakt für Journalisten:

Dr. Marco Salvalaglio
Institut für Wissenschaftliches Rechnen
TU Dresden
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