Forschung

Forschungsschwerpunkte: Theoretische Chemie, Vielteilchentheorie, nicht-adiabatische Phänomene, Atome und Moleküle in starken Feldern, Bosonensysteme, ultraschnelle Elektronendynamik, Energietransfer zwischen Molekülen

Lorenz Cederbaum ist Chemiker, sein Forschungsgebiet ist die theoretische Chemie. Seine Arbeitsschwerpunkte sind u.a. die Vielteilchentheorie, nicht-adiabatische Phänomene, Atome und Moleküle in starken Feldern, Bosonensysteme und der Energietransfer zwischen Molekülen. Mit seinem Team hat er einen grundlegenden Energietransfer-Mechanismus theoretisch vorhergesagt, den Intermolekularen Coulomb-Zerfall (Intermolecular Coulombic Decay, ICD).

Lorenz Cederbaum hat den Intermolekularen Coulomb-Zerfall (ICD) Ende der 1990er Jahre vorhergesagt. Inzwischen wurde er durch viele Experimente belegt und wird in vielen Arbeitsgruppen weiter erforscht. Chemische Reaktionen und Strukturänderungen in Molekülen brauchen Energie. Der ICD ist ein sehr schneller und effizienter Energietransfer zwischen schwach gebundenen Atomen oder Molekülen. Beim ICD wird die interne elektronische Anregungsenergie von einem Atom oder Molekül auf ein Elektron eines Nachbarn transferiert. Dabei entstehen zwei positive Ionen. Der Mechanismus tritt in vielen Systemen wie Clustern und Flüssigkeiten auf und hat ein großes Anwendungspotenzial in Physik und Chemie. Die Ionisierung der Umgebung durch ICD ist aber auch für biologische Systeme und medizinische Fragestellungen relevant. Die durch ICD ermittierten niederenergetischen Elektronen spielen zum Beispiel eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Strahlenschäden.

In weiteren Arbeiten beschäftigt sich Lorenz Cederbaum mit Quantendynamik und nicht-adiabatischen und physikalischen Phänomenen in diversen Systemen, wie zum Beispiel in Molekülen und Bosonensystemen. Er berechnet elektronische Zustände und Übergänge mit Vielteilchen-Methoden, zum Beispiel elektronische Anregungsenergien und Intensitäten im Bereich der Photoabsorption, Photoemission und Photoionisation. Lorenz Cederbaum hat mit seiner Arbeitsgruppe ein umfangreiches Instrumentarium entwickelt, mit dem die Zeitentwicklung elektronischer Anregungen untersucht werden kann. Mit seinen Forschungen möchte er auch die Effizienz der Methoden und Programme steigern, um in Zukunft noch größere und komplexere Systeme beschreiben zu können.

Werdegang

• 2013 Forschungsaufenthalt an der Berkeley Universität, USA
• seit 2007 kooptiertes Mitglied der Fakultät für Physik und Astronomie, Ruprecht-Karls- Universität Heidelberg
• 2002 Forschungsaufenthalt an der Harvard University
• 1986 Forschungsaufenthalt an der Hebräischen Universität Jerusalem
• seit 1979 Professor und Direktor am Physikalisch-Chemischen Institut der Universität Heidelberg
• 1979 Forschungsaufenthalt an der Cornell University
• 1976-1979 Professor für Physik an der Universität Freiburg
• 1976 Habilitation in Physik
• 1972 Promotion in Chemie an der Technischen Universität München
• Studium der Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München

Projekte

• seit 2015 DFG-Projekt „ Elektronische Zerfallskaskaden in Mikrosolvatationsclustern initiiert durch resonante Absorption der Röntenstrahlung “, Teilprojekt zu “Intermolecular and Interatomic Coulombic Decay“
• seit 2013 DFG-Projekt „Vielbosonen Quantenzustände und Quantendynamik niedrigdimensionaler attraktiver Bosesysteme fern des Equilibriums“
• seit 2012 DFG-Projekt “Interatomic Coulombic Decay following the resonant Auger effect”,  Teilprojekt zu “Intermolecular and Interatomic Coulombic Decay“
• 2011-2015 DFG-Projekt „Laserinduzierte nichtadiabatische Prozesse in Molekülen: Theorie und Anwendungen“
• 2011-2015 DFG-Projekt „Echtzeitdynamik von elektronischen Anregungen in Molekülen: Phänomene und Mechanismen“
• seit 2009 ERC-Projekt  “Intermolecular Coulombic decay and control of photoinduced processes in physics, chemistry, and biology”
• seit 2009 DFG-Projekt „Augerelektronenspektroskopie als Untersuchungsmethode für Ionenpaarungs- und Protonierungseffekte in wässrigen Lösungen“
• 2008-2013 DFG-Projekt “Photoinduced isomerization of the Photoactive Yellow Protein chromophore: a detailed theoretical investigation”
• 2008-2011 DFG-Projekt „Quantenmanipulation von fermionischen Atomen und Molekülen auf Atomchips“ (Deutsch-Israelische Projektkooperation)
• seit 2007 EU-Projekt “Dynamical and structural properties of linear water Clusters: Long range Proton Transport in an ordered Water Phase”
• 2006-2015 DFG-Projekt “Multielectron wave-packet propagation for the investigation and manipulation of charge-migration processes and thereby emitted radiation”
• 2006-2012 DFG-Projekt “Interacting bosons in external traps: Theory, computational methods and applications beyond standard mean-field”
• 2006-2011 DFG-Projekt “Magnetically induced anions of rare gas clusters and polar molecules”
• seit 2005 DFG-Projekt „Schwach gebundene und metastabile Anionen: Methodenentwicklung und Anwendungen“
• 2005-2014 DFG-Projekt “Cluster models for solvation studied by core ionization”
• 2005-2011 DFG-Projekt “Theory of interatomic (intermolecular) Coulombic decay in clusters”
• seit 2004 German-Israeli Project Cooperation (DIP) der DFG
• 2003-2007 DFG-Projekt „Korrelationsgetriebene Ladungsmigration in molekularen Ketten nach Ionisierung“
• 2002-2008 DFG-Projekt “The role of the local environment in ultrafast non-adiabatic dynamics: primary events in the photocycle of the yellow protein”
• 2001-2011 DFG-Projekt „Quantendynamische vollrelativistische Berechnung von Photoelektronenspektren neutraler und mehrfach negativ geladener Systeme mit schweren Elementen unter Berücksichtigung vibronischer Kopplungen“
• 1997-2003 DFG-Projekt „Core-Loch-Abschirmung in chemisorbierten Systemen“
• 1997-2002 DFG-Projekt „Kerndynamik zerfallender Zustände“
• 1996-2003 DFG-Projekt „Kerndynamik bei der K-Schalen-Photoelektronen- und Anregungsspektroskopie von Molekülen“
• 1994-2002 DFG-Projekts „Der Block-LANCZOS-Algorithmus in der Vielteilchentheorie: Entwicklung, Implementierung und Anwendungen“

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• seit 2015 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2015 Distinguished Visiting Professor an der Universität Haifa (3-mal erneuert)
• 2013 Senior CMOA Medal für außergewöhnliche wissenschaftliche Leistungen, Canadian Meteorological and Oceanographic Society
• 2012 Ehrendoktorwürde des Technion, Israel Institute of Technology
• 2009 Ehrendoktorwürde der Universität Sofia, Bulgarien
• Externes wissenschaftliches Mitglied des Max-Planck-Instituts für Kernphysik
• Mitglied der International Academy of Quantum Molecular Science (IAQMS)