Vorbereitung eines Antrags für ein MSCA-RISE Projekt mit dem Titel Multidimensionale Quantendynamik auf der Nanoskala: Methodenentwicklung und Anwendungen mit Partnern in Nord- und Süd-Amerika.

Die Computermodellierung einschließlich der Optimierung der physikalischen Eigenschaften und der Reaktivität von nanoskaligen Materialien ist ein wichtiges Instrument für die Entwicklung moderner Werkstoffe für Anwendungen in vielen Bereichen, etwa zur Erzeugung und Speicherung erneuerbarer Energien, der molekularen Elektronik, oder der Biosensorik. Sie ermöglicht ein tieferes Verständnis der mikroskopischen Mechanismen, welche den hierfür relevanten Prozessen zugrundeliegen. Die Berechnung der Eigenschaften nanoskaliger Systeme stellt die moderne Computerphysik und -chemie jedoch vor erhebliche Herausforderungen, da signifikante Quantendelokalisation, nicht-adiabatische Effekte und Vielkörperkorrelationen berücksichtigt werden müssen und die akkurate Beschreibung der relevanten intermolekularen Wechselwirkungen, möglichst auf ab initio Basis, notwendig ist. Hauptziel des Projekts ist die Koordination von Aktivitäten von europäischen, sowie nord- und südamerikanischen Kooperationspartnern aus den Bereichen Chemie, Physik, Materialwissenschaften, Biologie und Nanotechnologie, um neuartige, numerisch effiziente Methoden zu entwickeln und in der Ausbildung zu vermitteln. Die Synergie zwischen den komplementären theoretischen Ansätzen der Partner soll genutzt werden, um komplexe nanostrukturierte Systeme zu untersuchen, deren Simulation mit Standardtechniken derzeit zu aufwändig wäre. Ziele der Anwendung sind (i) die Simulation von Quantenphänomenen auf der Nanoskala, (ii) das theoretische Design neuer Materialien und Moleküle, z.B. für light harvesting, Wasserstoffspeicherung, molekulare Elektronik und Biomoleküldesign, sowie (iii) der Abgleich der berechneten Eigenschaften mit experimentellen Befunden.