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2014 - Drachta / Kreil

Computational Methods for Quantum Materials

Attendence of the International Summer School on "Computational Methods for Quantum Materials" at the University of Sherbrooke, Québec, Canada
26/05/2014 - 06/06/2014


Jürgen Drachta und Dominik Kreil
Contact: jeweils vorname.nachname(/\t)jku.at


Im Zuge unserer Diplomarbeiten unter der Betreuung von Helga M. Böhm beschäftigen wir uns mit der "Linear Response Theorie" in zwei-dimensionalen, stark verdünnten Elektronengasen. Unter anderem befassen wir uns mit dem Auftreten kollektiver Phänomene, wie etwa Plasmon-Anregungen und deren Lebenszeiten, oder auch dem Phasenübergang zum Wigner-Kristall. Unsere Arbeit beruht auf dem sogenannten Jellium-Modell, welches das Bulkmaterial des Hintergrunds als homogene und isotrope Ladungsverteilung annimmt. Es stellt sich die Frage, was würde sich an der Theorie, und vor allem an den Resultaten, ändern, wenn man versucht, Informationen über die Kristall- und Bandstruktur in die Berechnungen mitaufzunehmen. Aus diesem Grund besuchten wir die Summer School der Universität Sherbrooke (in Kanada) zum Thema "Computational Mehtods for Quantum Materials".

Der Schwerpunkt der Summer School lag in der Beschreibung von Hochtemperatur-Superleitern, Topologischen Isolatoren und Mott-Übergangen unter Zuhilfenahme moderner ab-initio Codes. Der Unterricht war in zwei Abschnitte gegliedert. Die theoretischen Grundlagen wurden in Vorlesungen vermittelt, welche anschließend in den Hands-On Trainings angewandt wurden.

Zu Beginn der Summer School beschäftigten wir uns mit Density Functional Theory (DFT) unter der Zuhilfenahme der abinit-Bibliothek (http://www.abinit.org/). Diese Methode wurde dann mit der sogenannten GW-Approximation verfeinert und mit den Ergebnissen der Dynamic Mean Field Theory (DMFT) verglichen. Um vertrauter mit DMFT zu werden, wurde eine eigene Hands-On Session zu Wien2k+DMFT angeboten. Anschließend folgte ein ausführlicher Block zum Thema Quantum Monte Carlo Methoden inklusive spezieller Teilgebiete wie Continuous-time Quantum Monte Carlo und Worm-Algorithmen. Im dazugehörigen Hands-On Training wurde die Physik Bibliothek ALPS (http://alps.comp-phys.org) angeboten. Abschließend wurde auf Topologische Isolatoren eingegangen, hierzu waren Density Matrix Renormalization Groups (DMRG) sowie Projected Entangled Pair States (PEPS) das Hauptthema.

Ein anderer wichtiger Aspekt der Summer School war der Erfahrungsaustausch mit anderen Studenten, die auf ähnlichem Gebieten arbeiten. Dazu dienten vor allem die Poster Sessions, die einen Einblick in die wissenschaftlichen Ergebnisse gaben.

Resümee: Die Summer School in Sherbrooke gab uns einen guten und umfangreichen Überblick über die Methoden, die im Bereich der Physik der kondensierten Materie zum Einsatz kommen. Wir haben viele Anknüpfungspunkte gefunden an denen wir unsere eigene wissenschaftlichen Arbeit vertiefen können. Weiters gab uns diese Veranstaltung die Möglichkeit, Jungphysiker aus verwandten Forschungsgebieten kennenzulernen um wichtige Kontakte für die Zukunft zu knüpfen. An dieser Stelle möchten wir auch ein großes Lob an die Organisation aussprechen. Der Ablauf der Summer School hat reibungsfrei funktioniert, auch Essen und Unterkunft waren hervorragend. Abschließend wollen wir uns noch herzlich bei der "Willhelm Macke Stiftung" bedanken, die uns diese Möglichkeit bot über den eigenen Tellerrand hinauszublicken.