Werkstoffe mit dem Computer berechnen

Theorien und Methoden, mit denen sich riesengroße
mathematische Dimensionen zur Molekülbeschreibung verringern lassen

Autor:  Dr. Martin Bäker

Wer neue Werkstoffe entwickeln will (beispielsweise hochfeste Stähle oder Legierungen für Turbinen, die besonders temperaturbeständig sind), ist natürlich auf Experimente angewiesen. Bei uns am Institut beispielsweise werden Test-Legierungen im Ofen zusammengekocht um zu sehen, was passiert und welche Struktur und Festigkeit sie haben. Denkt man so als theoretische Physikerin darüber nach, fragt man sich, ob das eigentlich so sein muss: Immerhin sind solche Legierungen nichts als ein Haufen Atome, und wie sich Atome und deren Elektronen verhalten, wissen wir eigentlich ziemlich genau, dafür gibt es die berühmteSchrödingergleichung aus der Quantenmechanik. Diese Gleichung beschreibt, wie sich Elektronen verhalten, und prinzipiell sollte es doch möglich sein, die Gleichung für einen Haufen Atome zu lösen. Und letztlich ist eine Legierung ja nichts als ein Haufen Atome und was die tun, wird vor allem durch die Elektronen bestimmt.

Zelle aus 4 Nickel-Atomen (Abb,: Bäker).

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