Goodrich Group

Theoretische und computergestützte weiche Materie

Die Goodrich Gruppe interessiert sich dafür, wie riesige Designräume, die in vielen Soft-Matter-Systemen auftreten, zu einem reichhaltigen, emergenten und kontrollierbaren Verhalten führen. Solche Designräume ermöglichen emergente Komplexität im maschinellen Lernen und in der Evolution, aber wie können sie in Materialsystemen genutzt werden, um neue Technologien rational zu entwerfen und zu schaffen? Unser Ziel ist es, allgemeine physikalische Prinzipien aufzudecken, die Struktur, Dynamik und physikalisches Lernen in Systemen von ungeordneten Feststoffen bis hin zu programmierbaren Nanomaterialien bestimmen. Indem wir universelle Mechanismen identifizieren, die sich über bestimmte Materialien oder Maßstäbe hinweg verallgemeinern lassen, hoffen wir, sowohl die Grundlagenphysik als auch die rationale Konstruktion komplexer Materie voranzubringen und neue Formen der Selbstorganisation, Anpassungsfähigkeit und biomimetischen Funktionalität in realen Materialien und Geräten zu ermöglichen.

Unser Ansatz besteht darin, rechnerische und theoretische Werkzeuge zu kombinieren, um grundlegende Prinzipien der weichen Materie zu entdecken, die eines Tages zu neuen funktionalen Materialien führen und unser Verständnis komplexer Materie vertiefen könnten. Wir entwickeln und wenden auch neue Methoden an, wie beispielsweise differenzierbare Molekulardynamik und gradientenbasierte Optimierung über Pfadensembles, die es uns ermöglichen, mikroskopische Dynamik direkt mit emergentem Verhalten und Designzielen zu verbinden. Unsere aktuellen Arbeiten umfassen programmierbare Selbstorganisation, inverses Design in ungeordneten Systemen, physikalisches Lernen und funktionale Nanomaschinen. Zusammen zielen diese Themen darauf ab, einen einheitlichen Rahmen für das Verständnis und die Konstruktion von Materie zu schaffen, die sich organisieren, berechnen und zielgerichtet handeln kann.