Die neue Theorie-Abteilung unter der Leitung von Ali Alavi befasst sich mit der Entwicklung von Ab-initio-Methoden für die Anwendung auf korrelierte Elektronensysteme. Unser besonderes Interesse gilt stochastischen Algorithmen, mit denen sich Fermionensysteme, insbesondere Schrödinger-Gleichungen in molekularer sowie in Festkörperumgebung untersuchen lassen. Dazu hat unsere Gruppe als erste die
Full Configuration Interaction-Quanten-Monte-Carlo-Methode angewandt. Diese löst das Eigenwertproblem für den Grundzustand mithilfe einer Populationsdynamik von
walkers in einem geeigneten Hilbertraum (üblicherweise einem Slater-Determinanten-Raum). Das Besondere bei dieser Methode ist, dass sie deutlich weniger Speicherplatz benötigt als andere exakte Methoden und damit vielversprechende Möglichkeiten eröffnet, realistische korrelierte Systeme zu untersuchen, die zur Zeit noch in weiter Ferne liegen. Die Weiterentwicklung dieser Methode verfolgen wir intensiv in verschiedene Richtungen, wie z. B. die Berechnung von angeregten Zuständen und von Dichtematrizen, außerdem verbinden wir sie mit anderen quantenchemischen Techniken, z. B. mit der CASSCF-Methode und perturbativen Techniken. Wir verfolgen auch parallele Entwicklungen mithilfe von Matrix-Produkt-Zuständen (MPS) und versuchen den MPS-Ansatz mit FCIQMC zu kombinieren.
Bei den Anwendungen interessieren uns vor allem Systeme mit multiplen
d-Zentren, einschließlich der 3
d-Übergangsmetall-Dimere wie Cr
2, z. B. Übergangsmetall enthaltende Porphyrin-Systeme. Bei den Festkörpern untersuchen wir intensiv Modelle von Cupraten und die Übergangsmetall-Monooxide wie z. B. NiO und andere 3
d-TMOs mit dem Ziel, die antiferromagnetische Vielelektronen-Wellenfunktion mithilfe von CI-Expansionen möglichst effizient zu beschreiben. Am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung arbeiten wir mit mehreren experimentellen Abteilungen (z. B. Nanowissenschaften und Festkörper-Spektroskopie) zusammen.
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