HOMO-Orbitale eines Phenalenyldimers bei verschiedenen Drehwinkeln. (Phys.org) - Die Geheimnisse zur Herstellung besserer Handys, Mikrochips und Batterien liegen in der elektronischen Struktur ihrer Materialien.

Mehr als 150 Physiker und Chemiker aus aller Welt werden vom 5. bis 8. Juni an der Wake Forest University zusammenkommen, um über das Modellieren, Verstehen und Vorhersagen von Materialeigenschaften zu sprechen und die Wissenschaft zu erforschen, die hinter der Entwicklung besserer Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen steckt.

Der 24. jährliche Workshop zu den neuesten Entwicklungen in der Theorie der elektronischen Struktur ist ein internationales Forum für den Austausch von Ideen zur Berechnung bisher nicht zugänglicher Materialeigenschaften. Die elektronische Strukturtheorie beschreibt das Verhalten von Elektronen in Atomen, Molekülen und Festkörpern.

„Diese Forschung ist die Grundlage für das Design neuer und verbesserter Materialien mit direkten Anwendungen auf allen Gebieten der Wissenschaft und Technologie“, sagte Timo Thonhauser, Professor für Physik, der die Konferenz mit Natalie Holzwarth, Professor für Physik, und Akbar Salam, Professor, organisierte der Chemie.

„Wir konzentrieren uns auf die Grundlagenforschung, die zur Entwicklung neuartiger Materialien führen wird, die sich auf alle Arten von Geräten auswirken“, fügt Holzwarth hinzu. "Diese Konferenz gibt den Ton für die nächsten Jahre der Forschung auf diesem Gebiet an."

Die Auswahl von Wake Forest als Gastgeber der diesjährigen Konferenz zeigt die wachsende Bedeutung der Universität in diesem Bereich.

"Das Schöne an dem Treffen ist, dass es Physiker und Chemiker sowie Mathematiker und Informatiker ermutigt, miteinander zu reden", sagte Thonhauser. „Die Wege der Chemiker und Physiker gingen in den 1920er und 1930er Jahren nach der Entwicklung der Quantenmechanik etwas auseinander. Während jedes Teilgebiet innerhalb seiner eigenen Disziplin weiter voranschreitet, ist klar, dass es viele Möglichkeiten für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit gibt. “

Der Abbau der Silos kann zu neuen Durchbrüchen führen. Das Zusammenführen mehrerer Felder nutzt die Kraft verschiedener Ansätze, um wichtige Forschungsfragen zu beantworten.

Als Thonhauser die Bedeutung dieser Arbeit erläuterte, zitierte er aus Goethes Faust: „Damit ich verstehen kann, was den innersten Kern der Welt zusammenhält.“ Er erklärt: „Genau dieser‚ Klebstoff '- nur wir nennen ihn Elektronen - gilt alles zusammen. Bei der gesamten Konferenz geht es darum zu verstehen, wie Elektronen in Materialien interagieren und sich verhalten. “

Ein Ziel der Organisatoren war es, die Konferenz erschwinglich und zugänglich zu halten, damit ihre Studenten und diejenigen anderer Universitäten auf der ganzen Welt an den Gesprächen teilnehmen können. "Wir möchten Menschen über Generationen hinweg informieren und aufklären", sagte Salam, "damit junge Forscher sowie hochrangige Forscher sich frei austauschen können."

Dan Johnson, ein zweiter Physik-Major, der an der Konferenz mitarbeitet, sagte: „Dies ist eine fantastische Gelegenheit, von Experten zu lernen und mir dabei zu helfen, eine breitere Basis und ein besseres Verständnis für einige der schwierigeren und abstrakteren Themen zu entwickeln, mit denen sich die Konferenz befasst elektronische Strukturforschung. “

Mit Thonhauser beschäftigt er sich mit theoretischen und rechnerischen Problemen, die sich in der Praxis anwenden lassen.

„Das übergeordnete Ziel meines Projekts ist die Entwicklung eines Molekularfilters für CO2, CO oder jedes andere Treibhausgas. Ich arbeite mit einer neuen Klasse von kristallinen porösen Materialien, den so genannten metallorganischen Gerüsten (MOF). Diese Materialien bestehen aus Metallen, die durch organische Verbindungen, sogenannte Linker, zu einer sehr regelmäßigen, kristallähnlichen Struktur verbunden sind. Wenn dies gelingt, können wir diese MOF-Materialien als Membranen für Filteranwendungen verwenden, insbesondere in Industrieabgasen. “

Zur Verfügung gestellt von der Wake Forest University