MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K2 MPPE
Highlights
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Wieso ist ein Diamant hart? Warum leitet Kupfer Strom, Keramik aber nicht? Wieso ist
Stahl fest und doch verformbar?
Die Antwort auf all diese Fragen findet sich in den Bausteinen der Materie, den Ato-
men. Im Reich der Atome regieren die Kräfte zwischen positiv geladenen Atomkernen
und negativ geladenen Elektronen, die für die Bindung im Material und somit für das
Verhalten von Werkstoffen bei äußeren Einflüssen verantwortlich sind. Das Verblüf-
fende dabei ist die Tatsache, dass allein das Wechselspiel von „Plus“ und „Minus“
letztendlich die ganze Vielfalt der Materialien und ihrer Eigenschaften, wie Festigkeit,
Magnetismus oder Dichte hervorbringt.
Neue Materialien am Computer entwerfen – die Idee dazu wurde schon vor 90 Jah-
ren geboren
Wie man dieses Wechselspiel der Teilchen berechnen kann, hat Erwin Schrödinger
bereits vor 90 Jahren in der nach ihm benannten Schrödinger-Gleichung formuliert.
Im Prinzip kann man alle Eigenschaften von Werkstoffen damit berechnen, doch war
das Lösen der Gleichungen dermaßen kompliziert, dass selbst die Berechnung von
einfachsten Materialien nicht zu bewältigen war. Die Formulierung einer effizienteren
Theorie durch Walter Kohn, für die ihm vor 15 Jahren der Nobelpreis verliehen wurde,
unterstützte die Weiterentwicklung der Berechnungen und die rasante Entwicklung
der Rechenleistungen von Computern in den letzten Jahrzehnten erleichterte das Ar-
beiten mit diesen Gleichungen. Dadurch ist die Vorhersage von Werkstoffeigenschaf-
ten auf Basis der atomaren Bindungen am Computer erst möglich geworden.
In der Industrie sind heute zuverlässige Berechnungen und die Verknüpfung von The-
orie und Praxis gefragt. Am Materials Center Leoben untersucht ein Team von neun
Atomistic Modelling – oder die Kunst das
Spiel der Atome zu verstehen
Modellbild einer Korngrenze in Wolfram (graue Atome), mit Rhenium (violette Atome) legiert
