Forschung
Meine Forschung verbindet theoretische Physik, numerische Simulation und angewandte Ingenieurwissenschaften. Im Mittelpunkt meiner Arbeiten stehen die Entwicklung physikalischer Modelle sowie die numerische Untersuchung komplexer Systeme – von supraleitenden Hybridstrukturen über nanoskalige Materialien bis hin zu elektromagnetischen Feldsimulationen.
Durch meine wissenschaftliche Laufbahn an Universitäten und internationalen Forschungseinrichtungen sowie meine industrielle Forschungstätigkeit konnte ich moderne Simulationsverfahren mit experimentellen Methoden verbinden und auf Fragestellungen aus Physik und Ingenieurwissenschaften anwenden.
Forschungsschwerpunkte
Supraleitung und Josephson-Kontakte
Themen
- Josephson-Effekt
- Unkonventionelle Supraleitung
- Ferromagnet–Supraleiter-Hybridstrukturen
- Proximity-Effekt
- Quanten-Transport
- Bogoliubov–de-Gennes-Gleichungen
Methoden
- Green-Funktionen
- Keldysh-Formalismus
- Exakte Diagonalisierung
- Numerische Lösung gekoppelter Differentialgleichungen
Wissenschaftliche Beiträge
- Entwicklung theoretischer und numerischer Modelle zur Beschreibung von Josephson-Kontakten und Hybridstrukturen aus Supraleitern und Ferromagneten.
- Beschreibung des Proximity-Effekts und des Quanten-Transports in Supraleiter/Ferromagnet-Hybridstrukturen.
- Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Paarungssymmetrien (s-, d- und p-Wellen) auf Josephson-Ströme und kritische Ströme.
- Analyse des Einflusses äußerer Magnetfelder auf die elektronischen Eigenschaften von Hybridstrukturen aus Supraleitern und Ferromagneten.
- Entwicklung numerischer Verfahren zur Lösung der Bogoliubov–de-Gennes-Gleichungen und gekoppelter Differentialgleichungen.
- Veröffentlichung der Forschungsergebnisse in internationalen Fachzeitschriften (Physical Review B, Journal of Physics: Condensed Matter, Superconductor Science and Technology, European Physical Journal B).
Selbstkonsistente numerische Berechnung des supraleitenden Ordnungsparameters in einer Ferromagnet–Supraleiter-Hybridstruktur. Die Simulation veranschaulicht den Einfluss des Magnetfeldes auf den Proximity-Effekt und die räumliche Verteilung der supraleitenden Paarung.
Nanotechnologie und Kohlenstoffnanoröhren
Themen
- Mechanische Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes)
- Elektronische Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren
- Herstellung und Charakterisierung von Nanostrukturen
Methoden
- Molekulardynamik
- Tight-Binding-Modelle
- Exakte Diagonalisierung
- Rasterelektronenmikroskopie (REM)
- Rasterkraftmikroskopie (AFM)
- Raman-Spektroskopie
Wissenschaftliche Bieträge
- Beschreibung des Proximity-Effekts und des elektronischen Transports in Hybridstrukturen aus Supraleitern und Kohlenstoffnanoröhren.
- Analyse des Zusammenhangs zwischen mechanischer Stabilität und elektronischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren unter Druck-, Zug-, Biege- und Torsionsbelastung.
- Entwicklung einer Versuchsanlage zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes) sowie Untersuchung ihrer industriellen Anwendung als Nano-Klettverschlusssysteme.
Von links nach rechts: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) einer Kohlenstoffnanoröhre, molekulardynamische Simulation einer Biegebeanspruchung
Numerische Simulation und Computational Physics
Während meiner wissenschaftlichen und industriellen Tätigkeit habe ich numerische Simulationsverfahren zur Analyse physikalischer und technischer Systeme entwickelt und angewendet.
Schwerpunkte
- Elektromagnetische Feldsimulation
- Finite-Elemente-Methoden (FEM)
- Wissenschaftliches Rechnen
- Optimierung technischer Systeme
- Numerische Modellierung
Software
- ANSYS Maxwell
- FEMM
- COMSOL Multiphysics
- MATLAB
- Python
- SolidWorks
Anwendungen
- Analyse elektromagnetischer Felder
- Optimierung elektrischer Maschinen
- Entwicklung simulationsgestützter Berechnungsverfahren
Ergebnisse elektromagnetischer Feldsimulationen. Links: Magnetfeldanalyse einer elektrischen Maschine. Rechts: Berechnung der Feldverteilung eines Permanentmagnetsystems. Die Simulationen wurden mit ANSYS Maxwell und FEMM durchgeführt.
Wissenschaftliche Methoden
Während meiner Forschung habe ich unter anderem folgende Methoden eingesetzt:
- Numerische Simulation
- Wissenschaftliches Rechnen
- Computational Physics
- Finite-Elemente-Methode (FEM)
- Molekulardynamik
- Tight-Binding
- Green-Funktionen
- Elektromagnetische Feldsimulation
- Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
- Rasterelektronenmikroskopie (REM)
- Rasterkraftmikroskopie (AFM)
- Raman-Spektroskopie
- Python
- MATLAB
| Forschungsgebiet | Methoden / Software | Anwendungen |
|---|---|---|
| Supraleitung | Green-Funktionen, Bogoliubov–de-Gennes, Keldysh | Josephson-Kontakte, Quantenmaterialien |
| Nanotechnologie | Molekulardynamik, Tight-Binding, CVD, REM, AFM | Carbon Nanotubes, Nanostrukturen |
| Computational Physics | Numerische Simulation, Modellierung | Komplexe physikalische Systeme |
| Elektromagnetik | FEM, ANSYS Maxwell, FEMM | Elektrische Maschinen |
| Kerntechnik | Gamma-Spektrometrie, ISOCS, Canberra Genie 2000 | Nukleare Messtechnik |