Electronic Structure

Richard M. Martin befasst sich hier mit der elektronischen Struktur der kondensierten Materie. Die Elektronenstruktur wird dabei als fundamentale Größe gesehen. Je präziser man diese kennt, umso besser lassen sich die unterschiedlichen Eigenschaften der Materialien im Detail verstehen. Mit dieser Argumentation konzentriert sich der Autor darauf, die Grundlagen, theoretischen Ansätze und Methoden darzustellen, die auf der Basis der Dichte-Funktional-Theorie eine numerische Ermittlung der elektroni-schen Struktur ermöglichen. Seine besondere Bedeutung gewinnt das Buch dadurch, dass dieser Zugang es heute erlaubt, für eine große Klasse von Stoffen ihre Eigenschaften quantitativ durch approximatives Lösen der fundamentalen Gleichungen des Vielelektronen-Systems zu bestimmen, bis hin zu zuverlässigen Vorhersagen für neue Materialien und experimentell beobachtbare Phänomene.
Das Buch liefert eine knappe, präzise Darstellung der Dichte-Funktional-Theorie (DFT) einschließlich der unterschiedlichen Näherungen für das Austausch- und Korrelationsfunktional und eine systematische Darstellung der verschiedenen Ansätze zur numerischen Lösung der Kohn-Sham-Gleichungen sowie von Theorien und Methoden, um Materialeigenschaften aus der DFT zu ermitteln. Ergänzt wird dies durch einen einleitenden Überblick über die Bedeutung der Elektronenstruktur für das Verhalten der Materie und die Grundlagen der Elektronentheorie, mehr als 900 Zitate, Übungsaufgaben zu jedem Kapitel sowie einer Sammlung wichtiger Teilfragen als Anhang. Daraus ergibt sich ein Werk von mehr als 600 Seiten.
Im Sinne einer konsequenten Systematik gliedert das Buch die aktuellen Entwicklungen zu stark korrelierten Fermionen-Systemen sowie die feldtheoretischen und diagrammatischen Methoden aus und beschränkt sich auf die DFT. Weiterführende Diskussionen (z. B. der Herleitung von Hubbard-U-Modellen unter Verwendung optimierter Wannier-Funktionen) zeigen dem Leser die Grenzen wie die Erweiterungsmöglichkeiten der DFT und erlauben auch einen Blick auf die Physik jenseits der Grenzen.
Ohne Zweifel eignet sich dieses Buch für einen großen Nutzerkreis. Es vermittelt eine sehr schöne, einführende Gesamtdarstellung des DFT-Ansatzes und seiner Methoden und bietet sich so für fortgeschrittene Studierende an, aber auch für Theoretiker und Experimentatoren, die die Methoden und ihre Ergebnisse für Untersuchungen im Bereich der Physik, Materialwissenschaft oder Chemie nutzen wollen bzw. sich für die Physik hinter diesem Formalismus und seinen Anwendungen interessieren.
Prof. Dr. Helmar Teichler, Institut für Materialphysik, Universität Göttingen

R. M. Martin: Electronic Structure
Cambridge University Press, Cambridge 2008, 648 S., broschiert
ISBN 9780521534406