Dr. Denis Usvyat

Dr. Denis Usvyat entwickelt hochgenaue quantenchemische Rechenmethoden zur Berechnung von Elektronenstrukturen in Festkörpern und Defekten. Sein aktueller Fokus liegt auf der Aperiodic Defect Model (ADM), einem neuen Ansatz, der Fehlstellen in Kristallen präziser simuliert als bisherige Superzellen-Methoden — ohne unphysikalische Artefakte und mit deutlich reduzierten Rechenkosten. Parallel arbeitet er an kostengünstigen Coupled-Cluster-Varianten (Tensor-Decomposed Distinguishable Cluster) und an der Validierung dieser Methoden gegen experimentelle Benchmarks. Für die Industrie relevant: präzisere Vorhersagen von Materialeigenschaften (Defekte, Stabilität, elektronische Eigenschaften) für Halbleiter, Batterien und andere Funktionsmaterialien; gleichzeitig trägt er zur FAIRmat-Dateninfrastruktur bei, um Forschungsdaten standardisiert verfügbar zu machen.

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• DFG-Sachbeihilfe: Erreichen von chemischer Genauigkeit in der Festkörperelektronenstrukturtheorie: Linear-skalierende periodische lokale Coupled-Cluster-Methode im Zusammenspiel mit explizit korrelierter Møller-Plesset-Störungstheorie

  Quelle ↗

  Förderer: DFG Sachbeihilfe Zeitraum: 07/2017 - 10/2021 Projektleitung: Dr. Denis Usvyat

• NFDI 31/1: FAIRmat - FAIRe Dateninfrastruktur für die Physik der kondensierten Materie und die chemische Physik fester Stoffe

  Quelle ↗

  Förderer: DFG sonstige Programme Zeitraum: 10/2021 - 09/2026 Projektleitung: Prof. Dr. Dr. h.c. Claudia Draxl

• NFDI 31: FAIRmat - FAIRe Dateninfrastruktur für die Physik der kondensierten Materie und die chemische Physik fester Stoffe

  Quelle ↗

  Förderer: DFG sonstige Programme Zeitraum: 10/2021 - 12/2028 Projektleitung: Prof. Dr. Dr. h.c. Claudia Draxl

• Ab initio determination of the crystalline benzene lattice energy to sub-kilojoule/mole accuracy

  2014

  Science · DOI

  Computation of lattice energies to an accuracy sufficient to distinguish polymorphs is a fundamental bottleneck in crystal structure prediction. For the lattice energy of the prototypical benzene crystal, we combined the quantum chemical advances of the last decade to attain sub-kilojoule per mole accuracy, an order-of-magnitude improvement in certainty over prior calculations that necessitates revision of the experimental extrapolation to 0 kelvin. Our computations reveal the nature of binding by improving on previously inaccessible or inaccurate multibody and many-electron contributions and provide revised estimates of the effects of temperature, vibrations, and relaxation. Our demonstration raises prospects for definitive first-principles resolution of competing polymorphs in molecular crystal structure prediction.

• Periodic local MP2 method for the study of electronic correlation in crystals: Theory and preliminary applications

  2008

  Journal of Computational Chemistry · DOI

  A computational technique for solving the MP2 equations for periodic systems using a local-correlation approach and implemented in the CRYSCOR code is presented. The Hartree-Fock solution provided by the CRYSTAL program is used as a reference. The motivations for the implementation of the new code are discussed, and the techniques adopted are briefly recalled. With respect to the original formulation (Pisani et al., J Chem Phys 2005, 122, 094113), many new features have been introduced in CRYSCOR to improve its efficiency and robustness. In particular, an adaptation of the density fitting scheme to translationally periodic systems is described, based on Fourier transformation techniques. Three examples of application are provided, concerning the CO(2) crystal, proton transfer in ice XI, and the adsorption of methane on MgO (001). The results obtained with the periodic LMP2 method for these systems appear more reliable than the ones obtained using density functional theory.