Implementierung, Erweiterung und Anwendung des Zyklischen Clustermodells im Rahmen der Kohn-Sham-Dichtefunktionaltheorie

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Die Eigenschaften von Festkörpern und Oberflächen spielen für eine Vielzahl technischer Prozesse und Innovationen, wie z.B. in der Katalyse, der Sensortechnik oder auch bei der Entwicklung neuer Materialien, eine wichtige Rolle. Die meisten technisch relevanten Systeme weichen von der idealen Periodizität ab. Daher haben die traditionellen Modelle zur Simulation periodischer System wie das Superzellenmodell (SCM) oder das freie Clustermodell (FCM) den Nachteil, dass sehr große Superzellen oder Cluster zur Modellierung verwendet werden müssen, um unerwünschte Defekt-Defekt-Wechselwirkungen (SCM) oder Randeffekte aufgrund fehlender Translationssymmetrie (FCM) zu vermeiden. Das zyklische Clustermodell (CCM) verbindet die Vorteile beider Modelle, indem es die Translationssymmetrie erhält und gleichzeitig direkte Defekt-Defekt-Wechselwirkungen ausschließt. Im Projekt soll das CCM im Rahmen der Kohn-Sham Dichtefunktionaltheorie implementiert und zur Berechnung ionischer Systeme erweitert werden. Außerdem sind Erweiterungen für die theoretische Beschreibung von Festkörper- und Oberflächenspektren vorgesehen. Darauf aufbauend ist die Anwendung des Modells zur Berechnung thermodynamischer Eigenschaften ausgedehnter Systeme und zur Untersuchung von Zeolithen geplant.