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Vertiefungsrichtung Computational Physics
Da die meisten grundlegenden Gleichungen der Physik nur mit numerischen Methoden gelöst werden können, gehört die Physik zu den Vorreitern bei der Entwicklung neuer Methoden in Computational Sciences. Simulationsmethoden spielen daher in allen Bereichen der Physik eine wichtige Rolle, angefangen mit Nanostrukturen bis hin zu Galaxien.
Vor der Einführung von Simulationsmethoden war es in der Praxis oft schwierig, den Zusammenhang zwischen den grundlegenden Gleichungen und komplexen Phänomenen herzustellen. Die analytischen Methoden der klassischen Mathematik können diese Gleichungen nur für idealisierte Systeme lösen.
Beispielstundenpläne des 3. bis 6. Semesters der Vertiefungsrichtung Computational Physics stehen hier zum Download bereit
Forschung
Computersimulationen zur Vorhersage von neuen Materialien zur Energieerzeugung und Speicherung
Das Bild zeigt eine neuartige, theoretisch vorhergesagte, zwei-dimensionale TiO2Struktur, die aus einem hexagonalen Gitter besteht und Anwendung beim Wassersplitten finden könnte.
Wenn die von unten links kommenden H2O Moleküle (rot=Wasserstoff, weiss=Sauerstoff, grün=Titan) an der Oberfläche Photonen (dargestellt durch den Lichtstrahl) absorbieren, dissoziieren sie in ihre Bestandteile O2 und H2. Die Wasserstoff Moleküle können dann zur Energieerzeugung z.B. in einer Brennstoffzelle verwendet werden.
Bild von Maximilian Amsler. Ein ähnliches Bild wurde als Titelseite des Journals Chemistry of Materials publiziert.
Entwicklung von neuen Simulationsmethoden zur quantenmechanischen Berechnung von Materialien
Das Bild zeigt schematisch ein organisches Molekül, das auf eine Gold-Oberfläche adsorbiert ist, zusammen mit dem numerischen Gitter, das für eine quantenmechanische Rechnung in einer Wavelet-Basis verwendet wird.