Elektronischer Transport durch Einzelatom- und Einzelmolekülkontakte

Der Autor untersucht den elektronischen Transport durch atomare und molekulare Kontakte und zeigt den Zusammenhang zwischen der mikroskopischen elektronischen Struktur dieser Kontakte und den makroskopischen Transporteigenschaften des gesamten Stromkreises auf. Nach einer detaillierten Darstellung der theoretischen Methoden werden drei zentrale Fragestellungen behandelt: (i) die Leitfähigkeit von Einzelatomkontakten, (ii) die Leitfähigkeit von Wasserstoff-Molekülen und (iii) der Stromfluss durch einzelne organische Moleküle. Die Studien zu Einzelatomkontakten basieren auf Molekulardynamik-Simulationen, die eine direkte Vergleichbarkeit mit experimentellen Leitfähigkeitshistogrammen ermöglichen. Bei molekularen Kontakten werden einfache Modelle und vollständige Dichtefunktionalrechnungen gegenübergestellt, um die zugrunde liegenden Mechanismen zu beleuchten. Es wird gezeigt, wie Transmissionskanäle auf molekulare Orbitale zurückgeführt werden können, wobei der Einfluss der räumlichen Struktur der Orbitale auf die Symmetrie der Strom-Spannungs-Kennlinien konjugierter Moleküle diskutiert wird. Alle Ergebnisse werden mit experimentellen Daten verglichen. Im zweiten Teil werden Beispiele für den Einfluss von Supraleitung und Magnetismus auf den mesoskopischen Elektronentransport vorgestellt, einschließlich der fraktionalen Shapiro-Stufen in supraleitenden Quantenpunktkontakten und dem dissipationslosen Spin-Transport in Helimagnete