Die mikroskopischen und quantenmechanischen Effekte werden mittlerweile gut verstanden - Das Anregungsspektrum kann im Wesentlichen berechnet werden. Das Problem: Die bestehenden Methoden sind sehr aufwendig und benötigen viel Rechenzeit.

In einem nun veröffentlichten Paper verfolgen der JKU Forscher Martin Panholzer (Institut für Theoretische Physik) in einer Kollaboration mit der Theoretical Spectroscopy group an der Ecole Polytechnique in Palaiseau Frankreich den Ansatz, den schwierigen Teil, die Korrelationseffekte, in einem Modellsystem zu lösen. Dieses Ergebnis wurde dann genutzt, um ein konkretes und reales Material zu berechnen. „Wir waren überrascht, dass es eher auf globale Eigenschaften des Materials (z.B. die mittlere Elektronendichte), als auf lokale (z.B. die Dichte an einem bestimmten Punkt) ankommt“, so Panholzer.

Anders ausgedrückt: Um die Korrelationseffekte in einem Material zu berechnen, genügt es, sehr grob auf das Material zu sehen. „Wie durch eine falsch eingestellte Brille. Die Elektronendichte erscheint dadurch verschwommen und man kann nur die mittlere Dichte bestimmen. Wir haben dann die Korrelationseffekte in diesem Elektronen-Brei berechnet. Das Ergebnis haben wir dann mit der hoch aufgelösten Dichte ,durchgemischt' und damit sehr gute Resultate erhalten“, erklärt der JKU-Physiker.

Ein weiterer Vorteil dieser „Zeitabhängigen Dichte-Funktional Theorie“: Die ForscherInnen können im Modellsystem weiter entwickelte Methoden verwenden, die noch nicht oder nur schwer im realen System zu realisieren sind. Zudem müssen die Korrelationseffekte für die verschiedenen Brei-Dichten nur einmal berechnet werden. Die Ergebnisse sind frei zugänglich und können für verschiedene Materialien benutzt werden.

In einem nächsten Schritt wollen die PhysikerInnen den Ansatz weiter verfolgen und die Palette an Modellsystemen erweitern, um die Methode auch für bestimmte Eigenschaften in Isolatoren und Halbleitern anwendbar zu machen.