Viel­teil­chen­the­o­rie

Die elektronischen und optischen Eigenschaften eines Materials werden durch das quantenmechanische Verhalten der Elektronen innerhalb des Festkörpers bestimmt. Da die Elektronen eine negative elektrische Ladung besitzen und sich daher durch ihre Coulomb-Wechselwirkung gegenseitig beeinflussen, spielen kollektive Phänomene in diesem Zusammenhang eine zentrale Rolle. Ein Beispiel hierfür ist das Auftreten von Exzitonen und Plasmonanregungen in optischen Spektroskopien. Das Ziel der Vielteilchentheorie ist, diese Korrelationsmechanismen zu verstehen und zu beschreiben, wie sich daraus die beobachteten makroskopischen Materialeigenschaften ergeben. Hierbei gehen wir allein von den grundlegenden Gesetzen der Quantenmechanik aus, ohne empirische Parameter zu verwenden, so dass die numerischen Ergebnisse echte Vorhersagekraft besitzen. Als wichtigste mathematische Methoden benutzen wir die Vielteilchen-Störungstheorie und die zeitabhängige Dichtefunktional-Theorie, die eine genaue quantitative Berechnung von elektronischen Anregungszuständen einschließlich ihrer Dynamik und der Wechselwirkung mit externen elektromagnetischen Feldern erlauben.