VolkswagenStiftung fördert RUB-Chemiker: Im virtuellen Labor intelligente Materialien verstehen
Das grundlegende Verständnis von Materialeigenschaften ist eine der bislang ungelösten praktischen Herausforderungen an die moderne Theoretische Chemie und Physik. "Grund hierfür ist die Tatsache, dass die verschiedenen Längenskalen verschienenen Ebenen der Beschreibung entsprechen, die mit grundlegend anderen Theorien behandelt werden müssen", erläutert Prof. Marx. Die Bewegung von Atomen müsse abstrakt und aufwendig mit der Quantenmechanik berechnet werden, viele Eigenschaften von größeren Molekülen könnten oft durch einfache mechanische Modelle effizient beschrieben werden. Makroskopische Eigenschaften hingegen lassen sich erst durch noch einfachere, vergröberte Ansätze beschreiben, bei denen von Molekülen keine Rede mehr ist.
Getrennt voneinander beherrschen die Wissenschaftler heute die einzelnen Beschreibungsansätze gut, aber die Verknüpfung der verschiedenen Ebenen ist noch problematisch. "Würde sie durch eine einheitliche 'Simulationsmaschine' auch nur ansatzweise gelingen, so stünde im 'virtuellen Labor' die Tür weit offen zur tiefgreifenden Untersuchung vielfältiger Probleme wie z.B. die Funktionalisierung von Metalloberflächen durch Beschichtung mit Molekülen oder molekulare Festkörper, die sich mit Licht 'schalten' lassen", erklärt Marx.
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