2026/07/15 更新

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ホルマンヨハネスラウリン
ホルマン ヨハネス ラウリン
HOERMANN Johannes Laurin
所属
大学院情報学研究科 複雑系科学専攻 複雑系計算論 特任助教
職名
特任助教
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通称等の別名
Johannes L. Hörmann
プロフィール
My research focuses on the multiscale modeling of interfacial phenomena in tribological and electrochemical systems. I combine continuum approaches (finite element solutions of coupled Poisson-Nernst-Planck equations), atomistic simulations (molecular dynamics, DFTB, and DFT), and data-driven methods to understand friction, adsorption, lubrication, and electrochemical double layers at rough and chemically complex interfaces.

A central theme of my work is the frictional behavior of surfactant adsorption films and electrolyte-lubricated contacts under mechanical and electrical stimuli. I develop reproducible, high-performance computational workflows for large-scale simulations and integrate research data management as a core scientific principle. Beyond physics-based modeling, I apply Gaussian process regression and classification to predict surface performance from topographical descriptors, bridging fundamental simulation with industrial surface engineering applications.

My long-term research vision is to establish reproducible, multiscale digital twins of functional interfaces by tightly coupling physics-based simulation, machine learning, and FAIR research data infrastructures.
外部リンク

学位 4

  1. 博士 (マイクロシステム工学) ( 2025年7月   フライブルク大学 ) 

  2. 理学修士(工学) ( 2017年3月   ベルリン工科大学 ) 

  3. 機械工学修士 ( 2017年1月   清華大学 ) 

  4. 理学士(物理学) ( 2012年9月   ベルリン自由大学 ) 

研究キーワード 6

  1. Computational Nanotribology

  2. FAIR Research Data Infrastructures

  3. Machine Learning for Surface Engineering

  4. Molecular Dynamics, DFTB, and DFT Simulations

  5. Electrochemical Double Layers

  6. Multiscale Modeling of Interfacial Phenomena

研究分野 1

  1. ナノテク・材料 / ナノマイクロシステム  / nanotribology; electrochemical interfaces; multiscale simulation; molecular dynamics; machine learning for surface engineering

現在の研究課題とSDGs 2

  1. Joint Research Advancement Program, University of Freiburg & Nagoya University (2026-2027): Multiscale Modeling of Functional Interfaces

  2. Sequence-dependent friction of polyalkylmethacrylate (PAMA) copolymer lubricant additives: multiscale molecular dynamics from all-atom to coarse-grained models

経歴 3

  1. Surface Design Solutions   Co-founder and CTO   Co-founder and CTO

    2022年 - 2023年

  2. University of Freiburg, Germany   livMatS Cluster of Excellence   Data Steward (part-time)   Data Steward (part-time)

    2021年8月 - 2025年9月

  3. University of Freiburg, Germany   Simulation, Dept. of Microsystems Engineering (IMTEK)   Research Associate   Research Associate

    2017年7月 - 2025年2月

学歴 4

  1. フライブルク大学

    2017年7月 - 2025年7月

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    国名: ドイツ連邦共和国

  2. ベルリン工科大学

    2012年9月 - 2017年3月

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    国名: ドイツ連邦共和国

  3. 清華大学

    2014年9月 - 2017年1月

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    国名: 中華人民共和国

  4. ベルリン自由大学

    2009年9月 - 2012年9月

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    国名: ドイツ連邦共和国

受賞 4

  1. Entrepreneurship: Best Project Award

    2022年9月   Trinational KTUR Summer School  

  2. Best Poster Award

    2017年9月   6th World Tribology Congress  

  3. DAAD Annual Scholarship for Exchange Studies

    2013年9月   German Academic Exchange Service (DAAD)  

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    Studies at Tsinghua University, Beijing, China.

  4. DAAD Annual Scholarship for Language Studies / Huayu Enrichment Scholarship

    2010年9月   German Academic Exchange Service (DAAD) and Ministry of Education, Taiwan  

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    Language studies at National Sun Yat-Sen University, Kaohsiung, Taiwan.

 

論文 8

  1. Friction-Assisted Electrochemical Oxidation of Iridium Surfaces for Enhanced Catalysis Open Access

    Liu, C.; Hörmann, J. L.; Pan, H.; Xu, H.; Han, L.; Cheng, J.; Chen, X.; Zeng, H.; Meng, Y.; Tian, Y.

    Materials Horizons   13 巻 ( 11 ) 頁: 5573 - 5586   2026年6月

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  2. Counterion Effect on Boundary Lubrication of Cationic Surfactant at Mica–Water Interface 招待有り 査読有り Open Access

    Liu, C.; Qiao, C.; Ma, H.; Hörmann, J. L.; Huang, P.; Zhou, Q.; Meng, Y.; Tian, Y.; Zeng, H.

    Journal of Colloid and Interface Science   724 巻   頁: 141072   2026年

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1016/j.jcis.2026.141072

    Open Access

  3. dtool and dserver: A flexible ecosystem for findable data Open Access

      19 巻 ( 6 )   2024年6月

  4. matscipy: materials science at the atomic scale with Python 招待有り 査読有り 国際共著

    Petr Grigorev, Lucas Frérot, Fraser Birks, and 17 more authors including Johannes L. Hörmann

    Journal of Open Source Software     2024年1月

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    記述言語:英語  

    DOI: https://doi.org/10.21105/joss.05668

  5. Molecular simulations of sliding on SDS surfactant films Open Access

    Hörmann, JL; Liu, CX; Meng, YG; Pastewka, L

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   158 巻 ( 24 )   2023年6月

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    出版者・発行元:Journal of Chemical Physics  

    We use molecular dynamics simulations to study the frictional response of monolayers of the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate and hemicylindrical aggregates physisorbed on gold. Our simulations of a sliding spherical asperity reveal the following two friction regimes: at low loads, the films show Amonton's friction with a friction force that rises linearly with normal load, and at high loads, the friction force is independent of the load as long as no direct solid-solid contact occurs. The transition between these two regimes happens when a single molecular layer is confined in the gap between the sliding bodies. The friction force at high loads on a monolayer rises monotonically with film density and drops slightly with the transition to hemicylindrical aggregates. This monotonous increase of friction force is compatible with a traditional plowing model of sliding friction. At low loads, the friction coefficient reaches a minimum at the intermediate surface concentrations. We attribute this behavior to a competition between adhesive forces, repulsion of the compressed film, and the onset of plowing.

    DOI: 10.1063/5.0153397

    Open Access

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  6. Lightweight research data management with dtool: a use case 招待有り 査読有り

    Johannes L. Hörmann and Lars Pastewka

    Proceedings of the 7th bwHPC Symposium     2022年11月

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    記述言語:英語  

    DOI: https://doi.org/10.18725/OPARU-46062

  7. Molecular Simulations of Electrotunable Lubrication: Viscosity and Wall Slip in Aqueous Electrolytes Open Access

    Seidl, C; Hörmann, JL; Pastewka, L

    TRIBOLOGY LETTERS   69 巻 ( 1 )   2021年3月

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    出版者・発行元:Tribology Letters  

    We study the frictional response of water-lubricated gold electrodes subject to an electrostatic potential difference using molecular dynamics simulations. Contrary to previous studies on electrotunable lubrication that were carried out by fixing the charges, our simulations keep electrodes at fixed electrostatic potential using a variable charge method. For pure water and NaCl solutions, viscosity is independent of the polarization of the electrodes, but wall slip depends on the potential difference. Our findings are in agreement with previous analytical theories of how wall slip is affected by interatomic interactions. The simulations shed light on the role of electrode polarization for wall slip and illustrate a mechanism for controlling friction and nanoscale flow in simple aqueous lubricants.

    DOI: 10.1007/s11249-020-01395-6

    Open Access

    Web of Science

    Scopus

  8. SDS adsorptions films at the H2O – Au(111) interface: molecular dynamics study of AFM tip–surface contact 招待有り 査読有り

    Johannes Hörmann and Lars Pastewka

    NIC Series     2020年

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    記述言語:英語  

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書籍等出版物 1

  1. Friction of adsorption films with reproducible molecular dynamics

    Hörmann, Johannes L.( 担当: 単著)

    University of Freiburg  2025年7月 

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    記述言語:英語 著書種別:学術書

    DOI: 10.6094/UNIFR/269291

講演・口頭発表等 8

  1. Reproducible molecular simulations of sliding on SDS surfactant films with dtool and dserver, a flexible ecosystem for distributed data management 国際会議

    Hörmann, J. L.

    ASIATRIB2024 & CICT2024: 7th Asia International Conference on Tribology & 9th China International Conference on Tribology  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Tianjin, China  

  2. Sliding on SDS surfactant films -- molecular simulations 国際会議

    Hörmann, J. L.

    9th European Nanomanipulation Workshop  2024年6月 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Madrid, Spain  

  3. dtool and dserver: A flexible ecosystem for findable data 国際会議

    Hörmann, J. L.

    ECCOMAS 2024: European Community on Computational Methods in Applied Sciences Congress 2024  2024年6月 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Lisboa, Portugal  

  4. Molecular simulations of sliding on SDS surfactant films

    Hörmann, J. L.

    ITC 2023: 9th International Tribology Conference  2023年9月 

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Fukuoka, Japan  

  5. Morphology, concentration, potential: Exploring tunable adsorption film friction with molecular dynamics 国際会議

    Hörmann, J. L.

    LMS 2023: 1st International Conference and Scientific Exhibition on Living Materials Systems  2023年3月 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Freiburg, Germany  

  6. livMatS Research Data Management Concept with a focus on the didactic use of dtool 国際会議

    Hörmann, J. L.

    Data Stewardship Goes Germany 2022  2022年10月 

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    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Braunschweig, Germany  

  7. Morphology, concentration, potential: Exploring tunable adsorption film friction with molecular dynamics 国際会議

    Hörmann, J. L.

    MMM 2022: 10th Conference on Multiscale Materials Modeling  2022年10月 

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    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Baltimore, USA  

  8. Morphology, concentration, potential: Exploring tunable adsorption film friction with molecular dynamics 国際会議

    Hörmann, J. L.

    WTC 2022: 7th World Tribology Congress  2022年7月 

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Lyon, France  

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Works(作品等) 1

  1. dtool & dserver

    Johannes L. Hörmann and others

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    作品分類:ソフトウェア  

共同研究・競争的資金等の研究課題 8

  1. The Influence of Molecular Design on Tribological Performance on the Nanoscale

    2026年4月 - 現在

    Fugaku Junior Researchers (Small-Scale) Project 

    Johannes L. Hörmann

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    担当区分:研究代表者 

  2. Sequence-Dependent Friction of Adsorbed Polymers: A MD Study of Polyalkylmethacrylate Lubricant Additives

    2026年4月 - 現在

    NINS RCCS Category A Project 

    Johannes L. Hörmann

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    担当区分:研究代表者 

  3. Integrated Multiscale Modelling and Experimental Study toward Optimal Design of Polymeric Friction Modifiers for Rough-Surface Lubrication

    2025年12月 - 現在

    Joint Research Advancement Program (JRAP) 2026–2027 

    Johannes L. Hörmann

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    担当区分:研究分担者 

  4. AWEARNESS: Tribo-induced Formation of Zinc Phosphate Glasses from ZDDP Additives

    2024年 - 2025年

    DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft / German Research Foundation)  AWEARNESS 

    Johannes L. Hörmann

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  5. GCS/NIC Regular Project hfr21: Computing time award of 3.36 million core-hours

    2021年5月 - 2022年4月

    Gauss Centre for Supercomputing (GCS) / John von Neumann Institute for Computing (NIC)  JUWELS 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  6. GCS/NIC Regular Project hfr13: Computing time award of 3.4 million core-hours

    2020年5月 - 2021年4月

    Gauss Centre for Supercomputing (GCS) / John von Neumann Institute for Computing (NIC)  JUWELS 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  7. GCS/NIC Regular Project hfr13: Computing time award of 2.2 million core-hours

    2019年5月 - 2020年4月

    Gauss Centre for Supercomputing (GCS) / John von Neumann Institute for Computing (NIC)  JUWELS 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  8. GCS/NIC Regular Project hfr13: Computing time award of 2.6 million core-hours

    2018年5月 - 2019年4月

    Gauss Centre for Supercomputing (GCS) / John von Neumann Institute for Computing (NIC)  JUWELS 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

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担当経験のある科目 (本学以外) 1

  1. German language preparatory course for academic studies in Germany

    2014年9月 - 2015年6月

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    科目区分:その他 

 

社会貢献活動 1

  1. Examiner, Academic Evaluation Center (APS)

    役割:インタビュアー, 情報提供

    Academic Evaluation Center (APS), joint institution of the German Embassy's cultural department and the German Academic Exchange Service (DAAD)  2017年2月 - 2023年9月

メディア報道 1

  1. KTUR Summer School on Entrepreneurship 2023 インターネットメディア

    Universität Freiburg (YouTube channel)  2023年2月

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    執筆者:本人以外 

    YouTube video by Universität Freiburg covering the KTUR Summer School on Entrepreneurship 2023.