Hallo,
gibt es prinzipiell heutzutage die Möglichkeit, nur aufgrund der Anordnung gewisser chemischer Bindungen und damit verbundenen zwischenmolekularen Wechselwirkungen, die Materialeigenschaften, wie Sprödigkeit, Viskosität, Dämpfungsfaktoren bei Deformation, Aggregatzustand bei entsprechenden Temperaturen, weitere Reaktionspartner usw., aber auch optische Eigenschaften, wie absorbierte Wellenlänge, emittierte Wellenlänge bei bestimmter Temperatur, Reflexion, Brechungsindex usw., zu berechnen?
So würden dann sehr schnell geeignete Materialien für ein Problem durch Simulation gefunden werden.
Das heißt, könnte man sich eine chemische Verbindung ausdenken, ein Computerprogramm damit füttern und dann ohne Experimente Vorhersagen über seine Materialeigenschaften machen, zum Beispiel mit Hilfe der Schrödingergleichung, wenn man es ganz exakt machen möchte?
Warum: Die Eigenschaften die du aufgezählt hast sind typische Festkörpereigenschaften. Ein Festkörper besteht so grössenordnungsmässig aus 10^23 Atomen. Für eine komplette Lösung müsste z.B, die Schrödingergleichung für diese Anzahl Kerne + Elektronen berechnet werden. Das ist natürlich nicht machbar.
Deswegen werden für solche Vielteilchensystem Näherungen erarbeitet, die dann aber nicht so genau sind.
Ein anderes Problem: Zum Beispiel die Festigkeitseigenschaften vieler Werkstoffe hängen nicht von der idealen Kristallstruktur, sondern von den Gitterfehlern (Versetzungen, Leerstellen) ab.
Ein anderes Problem: Zum Beispiel die Festigkeitseigenschaften
vieler Werkstoffe hängen nicht von der idealen
Kristallstruktur, sondern von den Gitterfehlern (Versetzungen,
Leerstellen) ab.
Aber man kennt doch den Grund für die Gitterfehler und wenn das Modell korrekt ist, müsste aufgrund von irgendwelchen zwischenmolekularen Wechselwirkungen solche Gitterfehler zwangsweise entstehen.
Das sollte doch ein geringeres Problem sein, vielleicht wieder ein größerer Rechenaufwand, aber theoretisch ein kleines Problem, oder?
Aber man kennt doch den Grund für die Gitterfehler und wenn
das Modell korrekt ist, müsste aufgrund von irgendwelchen
zwischenmolekularen Wechselwirkungen solche Gitterfehler
zwangsweise entstehen.
Ist zu erwarten, ja.
Das sollte doch ein geringeres Problem sein, vielleicht wieder
ein größerer Rechenaufwand, aber theoretisch ein kleines
Problem, oder?
Ich glaube, du unterschätzt den Rechenaufwand. Wie ich vorhin geschriebe habe, bedeutet das, die Schrödingergleichung für ein
System von ca. 10^23 Teilchen zu lösen. Das ist selbst für die schnellsten Grossrechner illusorisch zu lösen.
Deswegen werden häufig Vereinfachungen vorgenommen.
Z. B. die optischen Eigenschaften können häufig gut berechnet werden, wenn man nur die ideale Gitterstruktur annimmt. Dann kommen auch brauchbare Ergebnisse raus.