Das Institut für Physik funktionaler Materialien der Technischen Universität Hamburg (TUHH) untersucht die grundlegenden Mechanismen, welche für spezifische Eigenschaften verantwortlich sind. Dazu nutzen wir Computersimulationen und theorethische Modellierung auf mehreren Längenskalen, beginnend bei quantenchemischen Eigenschaften auf atomistischer Längenskala.

Funktionale Materialien

• verfügen über spezifische Eigenschaften und Funktionen, die es ihnen ermöglichen, bestimmte Aufgaben in verschiedenen Anwendungen zu erfüllen
• sind im Mikro- oder Nanomaßstab so konstruiert, dass sie verbesserte oder neuartige Eigenschaften aufweisen, die sich für ein breites Spektrum von Technologien eignen
• ermöglichen bahnbrechende Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Elektronik, Energie, biomedizinische Geräte und Umwelttechnologien

Die Beschreibung solcher Materialien und insbesondere deren Grenzflächen muss daher viele Längenskalen berücksichtigen. Im Detail beschäftigen wir uns mit Transporteigenschaften in porösen Medien und der Anwendbarkeit Kontinuumsmodelle auf der Nanoskala. Auf dieser kommt es zu interessanten Effekten in der elektrostatischen Wechselwirkung, welche für den Ladungstransport in porösen Elektrodenmaterialien im Zusammenhang mit Energiespeicherung wichtig ist. Unser Ziel ist die Vorhersage von meso-/makroskaligen Eigenschaften aus molekularen Wechselwirkungen.

Von uns eingesetzte Methoden

• Computersimulationen komplexer Flüssigkeiten an Grenzflächen und in Confinement

• Monte-Carlo und Molekulardynamik Simulationen sowie komplexe Methoden zur Bestimmung der freien Energie Landschaft

• Statistische Physik und klassische Thermodynamik an der Schnittstelle zwischen chemischer Physik, physikalischer Chemie, Materialwissenschaft und Biologie

• Vergöberte Modelle und implizite Lösungsmittelmethoden

• Datengetriebene Ansätze zur Vorhersage effektiver Eigenschaften von hierarchischen porösen Materialien

• Maschinelles Lernen