Forschungsschwerpunkt: Numerische Optik und Simulation (HYMNOS)

Wir entwickeln neuartige hybride und multiskalige numerische Konzepte zur umfassenden Beschreibung und Modellierung von Lichtfeldern in optischen Medien. Unsere Ansätze profitieren maßgeblich von modernen Trends in der Computertechnologie und insbesondere von der massiven Parallelisierung mit Grafikkarten (GPUs). Diese ermöglichen letztlich eine effiziente Simulation bei relativ moderaten Kosten und gleichzeitig großer Rechenleistung, die bisher nur mit Computerclustern erreicht werden konnte. Die in unserer Forschung entwickelten Simulationstools umfassen mehrere Größenordnungen von Atomen und Molekülen bis hin zu Nanopartikeln und Bulk-Strukturen. Die Materialklassen reichen von Dielektrika über Halbleiter, Flüssigkeiten und biologischem Gewebe bis hin zu funktionellen / aktiven Verbundmaterialien. Unser umfassender Ansatz zielt darauf ab, alle relevanten Aspekte der Licht-Materie-Interaktion zu modellieren und zu simulieren, z.B. optische sowie thermische, mechanische oder akustische Effekte auf allen relevanten Längen- und Zeitskalen. Dies ermöglicht es uns, etwa die Materialantwort, also thermische Effekte, in der Beschreibung der Lichtausbreitung zu beschreiben.