Effektive dielektrische und ferroelektrische Polarisation mehrphasiger Materialien

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Die effektive dielektrische Polarisation mehrphasiger Materialien soll mit einem Modell, das auf der elektrostatischen Dipol-Dipol Wechselwirkung und der Boltzmann-Statistik beruht, berechnet werden. Ausgangspunkt der Simulationen sind die Materialstruktur (kristallin, amorph) und die atomaren oder molekularen Polarisierbarkeiten bei induzierten Dipolen, sowie Anregungsenergien permanenter Dipole. Es werden mit iterativen Algorithmen die lokalen Felder als Summe aller Dipolfelder und des angelegten Feldes an den Orten der Dipole berechnet, woraus das jeweilige lokale Dipolmoment resultiert, so dass die Methode inhärent alle entpolarisierenden Felder berücksichtigt. Elektroden werden über die Methode der Spiegelbilder in die Rechnung einbezogen. Berechnet werden Systeme, bei denen In eine dielektrische Matrix unpolare, polare oder ferroelektrische Bereiche eingebettet sind. Sowohl Matrix als auch eingebettete Bereiche können jeweils aus Atomen oder Molekülen verschiedener Polarisierbarkeiten bestehen. Neutrale Atome mit auslenkbaren Elektronenhüllen werden durch Induzierte Dipole modelliert, permanente Dipole relaxieren thermisch aktiviert in Doppelmuldenpotentialen. Berechnet werden neben der effektiven relativen Dielektrizitätszahl auch Schaltkurven und Hysteresen der Polarisation der Gesamtsysteme. Als Fernziel des Projektes sollen aus 3-dimensional zusammengesetzten Schnittbildern eines mehrphasigen Systems bei bekanntem Verhalten der Einzelphasen die globalen effektiven dielektrischen Eigenschaften berechnet werden.