Promotionsvortrag von Timo Gräßer

Die Hochtemperaturdynamik von Spinsystemen ist für einige moderne Forschungsbereiche wie zum Beispiel Stickstoff-Fehlstellen-Zentren in Diamant oder Kernspinresonanz zentral. Diese theoretische Doktorarbeit befasst sich mit einer dynamischen Molekularfeldtheorie, genannt spinDMFT, mit welcher solche Systeme simuliert werden können. Der geringe numerische Aufwand der Methode erlaubt eine systematische Erweiterung auf Spincluster (CspinDMFT), was die Genauigkeit, allerdings auch den numerischen Aufwand, erhöht. Mit Hilfe von CspinDMFT wird die Dynamik von räumlich ungeordneten Defektspins auf einer Diamantoberfläche simuliert. Das Zusammenspiel von effektiver dipolarer Anisotropie und räumlicher Unordnung führt zu einem erheblichen Unterschied zwischen den Zeitskalen der longitudinalen und transversalen Relaxation. Dieses Phänomen ist auch experimentell beobachtet worden. In einem weiteren Teil dieser Arbeit werden spinDMFT und eine Erweiterung auf nicht-lokale Korrelationen (nl-spinDMFT) verwendet, um Kernspinresonanzmessungen wie zum Beispiel den freien Induktionszerfall oder Spinechos zu simulieren. Die Übereinstimmung mit experimentellen Daten für Kalziumfluorid (CaF2) und Adamantan (C10H16) ist hervorragend. Ein interessanter Ausblick in diesem Kontext ist die Erweiterung auf Magic-Angle-Spinning Experimente, die heutzutage sehr relevant für die Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie mit hoher Präzision sind. Die zentrale Schlussfolgerung dieser Arbeit ist, dass spinDMFT einschließlich der Erweiterungen zwar auf hohe Temperaturen beschränkt sind, in diesem Grenzfall aber numerisch günstige und sehr flexible Methoden darstellen, die auf viele Systeme anwendbar sind.