Numerical simulations of metal-oxides

Abstract

Oxides like silicates, alumina or periclase, are materials with significant properties and are therefore investigated extensively in experiment and in theory. The aim of this PhD thesis was to propose and further to develop methods, which make molecular dynamic simulations of oxides with large particle numbers and for long simulation times possible.

The work consists of three parts. In the first one the already existing methods for simulating oxides will be discussed, while in the second one their methodological progress will be presented. The third chapter is solely reserved for the phenomenon of flexoelectricity, which has been discovered during the visualization of the crack propagation in alumina.

Oxide, wie z.B. Silikate, Korund oder Periklas, sind bedeutende Funktionswerkstoffe und werden daher experimentell wie theoretisch intensiv untersucht. Ziel dieser Dissertation war es, Verfahren vorzustellen und derart zu optimieren, dass sie Molekulardynamiksimulationen von Oxiden mit großen Teilchenzahlen und über lange Zeiten ermöglichen.

Die Arbeit gliedert sich dabei in drei Bereiche. Im ersten Teil wird auf die einzelnen bereits vorhandenen Methoden zur Simulation von Oxiden eingegangen, im zweiten Kapitel deren Verbesserung vorgestellt. Der dritte Bereich widmet sich ausschließlich dem Phänomen der Flexoelektrizität, welche durch die geschickte Visualisierung der Rissausbreitung in Korund entdeckt wurde.