Forschungsgruppe "Thermodynamische Modellierung und Analyse von Phasenübergängen"

Leiter:
Wolfgang Dreyer

Mitarbeiter:
Pierre-Étienne Druet, Paul Gajewski, Clemens Guhlke, Sebastian Jachalski, Olaf Klein, Jürgen Sprekels, Barbara Wagner

Sekretariat:
Ina Hohn


Die Forschungsgruppe betreibt die Modellierung, Analysis und Simulation dynamischer Phänomene bei Phasenübergängen und in dünnen Filmen. Sowohl erwünschte als auch unerwünschte Phasenübergänge treten bei vielen industriellen Fertigungsprozessen auf und spielen auch eine große Rolle beim Einsatz moderner multifunktionaler Materialien. In diesem Umfeld hat die FG interdisziplinäre Kooperationsprojekte mit Anwendern, insbesondere mit Industriefirmen durchgeführt. Die aktuellen Themen sind

- Herstellung und Einsatz moderner Materialien
- Energietechnologie
- Mehrskalenprobleme und insbesondere dünne Filme

In den vergangenen Jahren hat die Forschungsgruppe ein Bündel neuer Methoden entwickelt, und treibt auf dieser Grundlage verstärkt die Lösung essentieller Fragestellungen voran. Hierzu gehören

- Herstellung von Solarsilizium
- Verbesserung elektrochemischer Prozesse in Lithium-Ionenbatterien und bei der Wasserstoffspeicherung in Metallen
- Design neuer und effizienter Solarzellen über das Studium der Dynamik von Quantendots

Die Komplexität der behandelten Probleme entsteht durch verschiedene starke Kopplungen. Beispielsweise: Die Bewegung von Grenzflächen produziert mechanische Spannungen, sich ändernde elektromagnetische Felder beeinflussen die Muster strömender Flüssigkeiten, das Auftreten von Ausscheidungen in Kristallen und die Formierung von Quantendots auf Kristalloberflächen führen zu Gitterdeformationen, nichtlokale Strahlungsfelder wechselwirken mit nichtkonvektiver Wärmeleitung, langreichweitige zwischenatomare Kräfte führen auf nichtlokale partielle Differentialgleichungen. Die thermodynamische Modellierung von Phasenumwandlungen findet in der Forschungsgruppe auf allen relevanten Raum- und Zeitskalen statt. Sie beruht häufig auf atomistischer Motivation, so dass die Materialparameter in den resultierenden Feldgleichungen eine anschauliche Bedeutung haben.

Die Forschungsgruppe beteiligt sich an den Hauptanwendungsgebieten