Wachstum, Strukturbildung und Transport in nanostrukturierten Systemen

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Ziel des Projektes ist es, Wachstum- und Strukturbildungsprozesse auf der Nanometerskala, die in den Projekten B2 und B3 experimentell untersucht werden sollen, mit Hilfe theoretischer Modelle zu beschreiben. Insbesondere zielen wir auf die Metallisierung von Proteinkristallen und Mikrotubuli, die bei der Herstellung von Nanodrähten und von nanostrukturierten Katalysatoren benutzt wird. Dabei sollen die kinetischen Prozesse und die verwendeten Methoden der Beschichtung (Laserablation und Abscheidung aus Lösungen) berücksichtigt werden. Die Modellierung adressiert das Wachstum auf Biotemplaten, die bereits eine Struktur durch periodische Anordnung von Ladungszentren vorgeben. Dadurch wird die üblicherweise für Wachstumsprozesse angenommene Translationssymmetrie gebrochen. Die Modellierung soll zunächst mit Hilfe diskreter Modelle erfolgen, die die Dynamik von Deposition, Desorption und Diffusion der Metallteilchen mit Hilfe einer Monte-Carlo-Methode erfassen. Schließlich sollen stochastische Differentialgleichungen untersucht werden, die die Schichthöhe als kontinuierliche Variable betrachten. Wir wollen einen Überblick über die entstehenden Wachstumsstrukturen in Abhängigkeit von Kontrollparametern wie Stoffangebot und Temperatur zu bekommen. Die Modellentwicklung und -verifikation soll in enger Zusammenarbeit mit den experimentellen Projekten B2, B3 geschehen.