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Preis für bahnbrechende Simulationen an frühem Jülicher Superrechner

Der ehemalige Jülicher Festkörperforscher Kurt Kremer hat im Frühjahr 2011 zusammen mit Gary S. Grest vom Sandia National Laboratory in Albuquerque den Polymer Physics Prize der American Physical Society (APS) erhalten. Die Gesellschaft würdigt damit frühe Arbeiten auf einem der ersten Superrechner des Forschungszentrums Jülich Ende der 1980er, Anfang der 1990er Jahre.

In ihrer Erklärung stellt die APS diese Arbeiten als bahnbrechenden Beitrag dar, um numerische Simulationen als gleichwertiges Werkzeug neben dem klassischen Experiment und der theoretischen Analyse in der Polymerforschung zu etablieren.

Mit der in diesem Zusammenhang wichtigsten Arbeit "Dynamics of entangled polymer melts: A molecular dynamics simulation", die die beiden Forscher 1990 im Journal of Chemical Physics veröffentlichten, ließ sich die Gültigkeit des sogenannten Reptationsmodells für Polymere nachweisen.

Der Preisträger Kurt Kremer kann sich noch gut an das Projekt erinnern: "Damals waren 1500 Cray X-MP-Stunden ungeheuerlich viel und diese Rechnung war nur in Jülich möglich, und eine Reihe von Kollegen hat das damals sogar für unmöglich gehalten."

Polymere bestehen aus langen Molekülketten - und das von Kremer belegte Reptationsmodell besagt, dass sich die Ketten nur entlang ihrer eigenen, vergröberten Kontur bewegen können.

Aus dem Modell lassen sich verschiedene charakteristische Materialeigenschaften von Polymeren ableiten, wie zum Beispiel die Elastizität, das Formgedächtnis oder Fließverhalten. Mit dem von Kurt Kremer entwickelten Rechenmodell lässt sich unter anderem das Quellverhalten von Hydrogelen untersuchen, die eine große Bedeutung in der Biologie, in Lebensmitteln oder Hygieneprodukten haben, zum Beispiel für Babywindeln.

Cray X-MP/48Montagearbeiten am Forschungszentrum Jülich im Jahr 1984: Das in Jülich aufgestellte Topmodell Cray X-MP/48 kam auf 800 Megaflops (FLOPS = "Floating Point Operations Per Second") und zählte damals zu den schnellsten Rechnern der Welt. Der Schriftsteller Michael Crichton sah Computer dieses Typs in seinem 1990 erschienenen Roman Jurassic Park für die Entschlüsselung von Dinosaurier-DNA vor. Aus heutiger Sicht ist die Leistung der Cray X-MP allerdings nicht mehr besonders eindrucksvoll. Die Prozessoren aktueller PCs kommen mittlerweile auf mehrere Gigaflops und sind damit etwa zehnmal schneller. Gegenwärtige Höchstleistungscomputer wie der Jülicher Petaflop-Rechner JUGENE sind sogar viele Millionen mal schneller als die alten Superrechner.
Quelle: Forschungszentrum Jülich

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Originaltitel der Arbeit

Dynamics of entangled linear polymer melts: A molecular dynamics simulation
Kurt Kremer and Gary S. Grest
J. Chem. Phys. 92, 5057 (1990)
DOI:10.1063/1.458541

APS Physics: 2011 Polymer Physics Prize Recipient

Pressekontakt

Tobias Schlößer
Tel.: 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de


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