Kristallgittermodelle
Gudrun spricht mit Axel Voigt. Er ist Professor f\xfcr Wissenschaftliches Rechnen und Angewandte Mathematik an der TU Dresden. Axel war Ende Oktober 2019 zu Gast in Gudruns Arbeitsgruppe, um seine Modelle f\xfcr Kristallgitter zu diskutieren. Der Wunsch der Gruppe war, sowohl die Modelle als auch die daf\xfcr passenden numerischen Verfahren besser zu verstehen. Sie sind insbesondere f\xfcr die Simulation der Vorg\xe4nge in Akkumulatoren interessant, die im Rahmen das Graduiertenkollegs SiMET vorangetrieben werden. Viele feste K\xf6rper haben eine Gitterstruktur. F\xfcr z.B. Silizium, Aluminium und Stahl ist dies ein Kristallgitter. In der Schule wird es der Einfachheit halber oft so dargestellt, als w\xe4re das Kristallgitter eine feste Gr\xf6\xdfe f\xfcr solche Stoffe. In der Natur sind es aber polykristalline Materialien. D.h. sie bestehen aus vielen unterschiedlichen Einzelkristallen. Diese sind durch Korngrenzen voneinander getrennt. Das Studium polykristalliner Materialien erfordert theoretische und rechnerische Techniken, die Untersuchungen auf unterschiedlich gro\xdfen Skalen erm\xf6glichen. Kristallgitterverformungen k\xf6nnen mikroskopisch beschrieben werden, indem die Position der Atome explizit ber\xfccksichtigt wird, oder makroskopisch durch Kontinuumselastizit\xe4t. Grobk\xf6rnige, mesoskalige Ans\xe4tze sind daher geeignete Werkzeuge, um Informationen \xfcber polykristalline Materialien bereitzustellen. In seiner Forschung betrachtet Axel sie als kontinuierliche elastische Felder, die aus einer atomistischen Darstellung der kristallinen Strukturen abgeleitet sind. So enth\xe4lt sie auch wichtige Merkmale, die f\xfcr die mikroskopische Skala typisch sind. Die Gr\xf6\xdfe und Phase der Amplituden der Fourierspektrum, zusammen mit der kontinuierlichen Beschreibung der Dehnungen, sind in der Lage, Kristalldrehungen, Gitterverformungen und Versetzungen zu charakterisieren. Dar\xfcber hinaus stellen sie in Kombination mit der so genannten Amplitudenerweiterung des Phasenfeld-Kristallmodells ein geeignetes Werkzeug zur \xdcberbr\xfcckung mikroskopischer bis makroskopischer Skalen dar. Die Amplitudenerweiterung des Phasenfeld-Kristallmodells erm\xf6glicht es, die Kristallgittereigenschaften auf diffusen Zeitskalen zu beschreiben, indem sie sich auf kontinuierliche Felder konzentriert, die auf L\xe4ngenskalen variieren, die gr\xf6\xdfer als der Atomabstand sind. So erm\xf6glicht es die Simulation gro\xdfer Systeme, die noch Details des Kristallgitters beibehalten. Axel Voigt hat an der TU M\xfcnchen studiert und promoviert. Nach einem Ausflug in die Wirtschaft war er ab 2001 Gruppenleiter am Forschungsinstitut caesar in Bonn und hat sich dort auch habilitiert. Seit 2007 ist er in Dresden an der TU als Professor t\xe4tig.