Kurzfassung
Diese Dissertation erforscht heruntergefaltete Modelle in der Festkörperphysik und betont ihre Rolle bei der Verständigung des Zusammenspiels zwischen elektronischen und Gitterfreiheitsgraden, insbesondere im niederenergetischen Bereich.
Die Forschung zeigt, dass heruntergefaltete Gittermodelle Born-Oppenheimer-Potentialenergieflächen von ab initio-Methoden reproduzieren können und dabei rechentechnische Geschwindigkeitssteigerungen von mehreren Größenordnungen erreichen. Dies ermöglicht umfangreiche Molekulardynamiksimulationen und Einblicke in die Physik der Ladungsdichtewellen in realen Materialien.
Durch Kollaborationen zwischen Experiment und Theorie stellt diese Arbeit das Verständnis von konventioneller Ladungsdichtewellen-Physik in Frage, indem sie nichtlineare Moden-Moden-Kopplungen in Materialien wie Monolage-1T-VS2 aufdeckt. Sie bestätigt auch die Existenz einer Ladungsdichtewelle mit unkonventionellen elektronischen Bandlückenmerkmalen in Monolage-1H-NbS2. Außerdem zeigt sie auf, wie mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulationen die Übergangstemperatur des Phasenübergangs zur Ladungsdichtewelle von einer Monolage-1H-TaS2 bestimmt werden kann.
Zusammenfassend trägt diese Forschung zur Fortentwicklung der Ladungsdichtewellen-Physik durch interdisziplinäre Zusammenarbeit bei und stellt heruntergefaltete Gittermodelle als wertvolles Werkzeug zur Verfügung, um Dynamik und Thermodynamik von Systemen jenseits des Ladungsdichte-wellen-Phänomens zu verstehen. Sie eröffnet Möglichkeiten zur Erforschung von Phasenübergängen, Korrelationen und Quantenphänomenen und zeigt das transformative Potenzial heruntergefalteter Gittermodelle auf.
This dissertation explores downfolded models in condensed matter physics, emphasizing their role in understanding the interplay between electronic and lattice degrees of freedom, particularly within the low-energy domain. The research demonstrates that downfolded lattice models accurately reproduce Born-Oppenheimer potential energy surfaces of ab initio methods, while offering computational speedups of multiple orders of magnitude. This enables extensive molecular dynamics simulations and insights into charge density wave physics in real materials. Through collaborations between experiment and theory, the work challenges the understanding of conventional charge density wave physics by revealing nonlinear mode-mode coupling in materials like monolayer 1T-VS2. It also confirms the existence of a charge density wave with unconventional electronic gap features in monolayer 1H-NbS2. Furthermore, it demonstrates how molecular dynamics simulations can be employed to determine the transition temperature of the charge density wave phase transition in monolayer 1H-TaS2. In summary, this research advances charge density wave physics through interdisciplinary collaboration, while providing downfolded lattice models as a valuable tool for understanding dynamics and thermodynamics for systems beyond the charge density wave phenomenon. It opens avenues for exploring phase transitions, correlations, and quantum phenomena, showcasing the transformative potential of downfolded lattice models.