Projektübersicht

Mit der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Schaltungen wird in jüngerer Zeit zunehmend der Einsatz molekularer Strukturen zum Aufbau solcher Schaltungen diskutiert. Ein wesentliches Ziel besteht zunächst darin, den elektronischen Transport durch ein zwischen zwei Elektroden positioniertes Molekül zu verstehen. Während für konkrete Moleküle im Allgemeinen aufwendige quantenchemische Rechnungen erforderlich sind, geht es in diesem Projekt darum, mit Hilfe von einfachen Modellsystemen die grundlegenden physikalischen Prozesse beim Elektronentransport durch Moleküle transparent zu machen. Dazu gehören Untersuchungen zum inkohärenten Transport durch Moleküle, zum Spannungsabfall entlang eines Moleküls und zum Ladungstransport unter dem Einfluss eines Hochfrequenzfeldes.

Lokalisierungsübergänge sowie verschränkte Spin-½-Zustände werden mit Hilfe der Husimi-Funktion untersucht. Als positiv definite Phasenraumverteilung erlaubt es die Husimi-Funktion unter anderem, quantitativ zu beschreiben, wie stark ein Quantenzustand im Phasenraum lokalisiert ist. Der inverse participation ratio ist dabei besonders geeignet, im Falle von Lokalisierungsübergängen in ungeordneten Systemen ein Unordnungsmittel zu berechnen. Für verschränkte Zustände ergibt sich ein Zusammenhang mit der Länge des concurrence-Vektors.

Die Funktionalität nanoskaliger Bauteile hängt entscheidend von den Transporteigenschaften über die Grenzflächen zwischen den verschiedenen Komponenten ab. Die elektronische Struktur der Komponenten im Volumen und am Kontakt sollen mit ab initio-Methoden wie der Dichtefunktionaltheorie (DFT) bestimmt werden. Die so gewonnenen Resultate werden dann mit quasiklassischen Methoden kombiniert, um eine realistische Beschreibung des elektronischen Transports, insbesondere für raue Grenzflächen sowie für endliche Spannungen, zu ermöglichen.