Institut für Theoretische Physik
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Abschlußarbeiten in der Theoretischen Festkörperphysik

In unserer Arbeitsgruppe sind jederzeit Abschlußarbeiten zu vergeben. Für Themen von Diplom- bzw. Masterarbeiten sowie ggfs. Doktorarbeiten sprechen Sie uns am besten persönlich an. Themenvorschläge für Bachelorarbeiten finden Sie im folgenden.

Themen für Bachelorarbeiten:

  1. Räumliche Ausdehnung von Kondokorrelationen
    Bringt man eine Störstelle mit magnetischem Moment (z.B. Eisen) in ein nichtmagnetisches Metall (z.B. Kupfer), dann zeigt das Gesamtsystem eine überraschend starke Antwort in vielen physikalischen Meßgrößen. Diese Phänomene faßt man unter dem Namen "Kondoeffekt" zusammen, benannt nach J. Kondo, der als erster ein quantenmechanisches Modell zum Verständnis dieser Phänomene vorgeschlagen hat. Mittlererweile hat man die Physik im Wesentlichen verstanden. Allerdings gibt es noch offene Fragen hinsichtlich der räumlichen Strukturen in der Ladungsdichte der Metallelektronen infolge der Streuung an der Störstelle.
    Die theoretische Behandlung dieses Modells ist nur numerisch möglich. Hiefür existieren verschiedene Verfahren. Eines davon ist die Dichtematrixrenormierungstheorie, mit der auf clevere Art die Grundzustandswellenfunktion berechnet wird und mit der man solche räumliche Strukturen auflösen kann. In der Arbeit sollen Sie mit einem vorhandenen Programm diese räumlichen Strukturen untersuchen. Im Spezialisierungspraktikum werden Sie sich dafür in die Physik des Kondoeffektes und die Dichtematrixrenormierungstheorie einarbeiten.
    Ansprechpartner: Im Institut für Theoretische Physik werden Sie von Thomas Pruschke und Andreas Honecker betreut. Als weitere Ansprechpartner, insbesondere für das DMRG-Programm, stehen Robert Peters und Piet Dargel zur Verfügung.

  2. Streuung an zweidimensionalen Grenzflächen mit Magnetfeld
    Diese Bachelor-Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung von Experimenten an Halbleiter-Metall-Grenzflächen mit Störstellen, die am IV. Physikalischen Institut durchgeführt werden. In diesen Experimenten werden Effekte beobachtet, die sich eventuell mit der Spin-Bahn-Kopplung verstehen lassen.
    Ein einfaches Modell für diese Systeme besteht aus einem zweidimensionalen Elektronengas, das über eine Tunnelbarriere in zwei Halbebenen unterteilt ist. Die Tunnelbarriere weist selber noch gebundene Zustände auf ("Störstelle"). Der Einfluss der Spin-Bahn-Kopplung wird in einem ersten Schritt als einfaches, homogenes Magnetfeld modelliert.
    Ziel der Arbeit ist die (analytische und/oder numerische) Berechnung des Transmissionskoeffizienten als Funktion des Einfallswinkels der Elektronen auf die Barriere und des angelegten Magnetfeldes.
    Ansprechpartner: Am Institut für Theoretische Physik werden Sie von Thomas Pruschke und Andreas Honecker betreut, als Ansprechpartner für die Experimente am IV. Physikalischen Institut steht Martin Wenderoth zur Verfügung.

  3. Demonstrationsprogramme für Algorithmen für Quanten-Systeme
    Numerische Algorithmen spielen eine wichtige Rolle beim Studium stark wechselwirkender Quanten-Vielteilchensysteme. Im Spezialsierungspraktikum arbeiten Sie sich zunächst in einen Algorithmus (z.B. Quanten-Monte-Carlo-Simulationen mit Hilfe der sog. Stochastischen Reihenentwicklung) ein. In der eigentlichen Bachelorarbeit programmieren Sie dann eine einfache Variante des Algorithmus und implementieren vor allem eine graphische Darstellung, vorzugsweise als Java-Applet.
    Gute Programmierkenntnisse sind Voraussetzung für diese Arbeit.
    Ansprechpartner: Im Institut für Theoretische Physik werden Sie von Andreas Honecker und Thomas Pruschke betreut. Als weitere Ansprechpartner, insbesondere für die stochastische Reihenentwicklung stehen Sebastian Fuchs und Ansgar Kalz zur Verfügung.

  4. Modellierung eines molekularen Magneten
    Diese Bachelor-Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines molekularen Magneten, der am Institut für Anorganische Chemie synthetisiert und charakterisiert wurde. Konkret sollen die magnetischen Eigenschaften von [L6Ni3{(H2O)Mn/NiCl}2],8CH2Cl2 analysiert werden. Diese Substanz enthält gut voneinander separierte Einheiten von Mangan-Nickel-Nickel-Nickel-Mangan-"Ketten". Diese Struktur legt ein Quantenspinmodell nahe, bei dem fünf Spins der Länge 2, 1, 1, 1 und 2 miteinander wechselwirken. Ihre Aufgabe ist primär die Berechnung der magnetischen Suszeptibilität sowie eine Bestimmung der Modellparameter durch Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen.
    Die im Rahmen dieser Arbeit erforderlichen Rechnungen sollen analytisch durchgeführt werden.
    Ansprechpartner: Die Modellierung wird in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Franc Meyer am Institut für Anorganische Chemie durchgeführt. Am Institut für Theoretische Physik werden Sie von Andreas Honecker, Thomas Pruschke und Sebastian Fuchs betreut.

  5. Universelles Verhalten klassischer Phasenübergänge
    Kritische Phänomene zweidimensionaler statistischer Systeme bei endlicher Temperatur werden durch 1+1-dimensionale euklidische Quantenfeldtheorien beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Sie quantenfeldtheoretische Vorhersagen mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen eines zweidimensionalen klassischen Gittermodells überprüfen. Dazu implementieren Sie entweder einen einfachen Monte-Carlo-Algorithmus selbst oder Sie verwenden einen existierenden Code. Ihre primäre Aufgabe im Rahmen dieser Arbeit ist die Durchführung der Simulationen sowie die Analyse der Ergebnisse.
    Ansprechpartner: Im Institut für Theoretische Physik werden Sie von Andreas Honecker betreut. Als weiterer Ansprechpartner steht Ansgar Kalz zur Verfügung.

  6. Transport in eindimensionalen Spin-1/2 Heisenberg-Modellen
    Fundamentale Fragen des Spin-Transports bei endlicher Temperatur in eindimensionalen Spin-1/2 Heisenberg-Modellen stellen ein aktuell kontrovers diskutiertes Thema dar. Für gewöhnlich verwendet man eine "Kubo-Formel", um die Leitfähigkeiten durch das Spektrum des Hamiltonoperators und die Matrixelemente des Stromoperators auszudrücken. Bisher sind allerdings die statistischen Eigenschaften der Strom-Matrixelemente noch nicht systematisch untersucht worden. Auch vergleichende Studien zwischen verschiedenen Ensembles (z.B. grosskanonisch versus kanonisch) stehen noch aus.
    Im Rahmen dieser Arbeit erzeugen Sie mit Hilfes eines existentes Programms als Datengrundlage Sätze von Strom-Matrixelementen und kompletten Spektren "kurzer" Ketten. Ihre eigentliche Aufgabe besteht dann in der Auswertung und statistischen Analyse dieser Daten.
    Ansprechpartner: Diese Arbeit wird in Kooperation mit einer Arbeitsgruppe an der LMU München durchgefürt. Im Institut für Theoretische Physik der Universität Göttingen werden Sie von Andreas Honecker betreut.

Weitere Arbeiten können auf Anfrage bekannt gegeben werden.