Theoretical investigation of transport and mechanical properties of functionalized graphene molecular systems for engineering nanoelectromechanical switches and nanosensor devices.

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Das Ziel dies vorliegenden Forschungsantrags ist es, unter Ausnutzung der einzigartigen elektronischen und mechanischen Eigenschaften von graphenbasierten Materialien und von organischen Molekülen neuartige nanoelektronische Bauelemente zu entwickeln und ihre Realisierbarkeit mit numerischen Untersuchungen zu validieren. Durch das Fehlen der elektronischen Bandlücke bringt die Verwendung von Graphen, das als möglicher Nachfolger von Silizium für den Einsatz in der Informationstechnologie betrachtet wird, immer noch große Herausforderungen für die Forschung mit sich. Eine mögliche Strategie, die Bandlücke von graphenbasierten Strukturen gezielt einstellen zu können, ist die Größe der verwendeten Strukturen einzuschränken und die Ränder der verbleibenden molekularen Graphensysteme chemisch zu modifizieren. Andererseits bringt diese Herangehensweise die Gefahr mit sich, dass der Kontrollierbarkeit der elektronischen Struktur entgegengewirkt wird, da in den Rändern vermehrt Defekte auftreten können. Aus diesem Grund soll im vorliegenden Projekt mit Hilfe von numerischen Simulationen das elektronische Transportverhalten von molekularen Graphensystemen mit passivierten Rändern untersucht werden, wobei insbesondere der Einfluss der Passivierung mit organischen Molekülen auf die elektronischen Eigenschaften dieser Graphenflakes umfassend untersucht wird. Ferner sollen die sensorischen Eigenschaften dieser Systeme weiter gezielt beeinflusst werden, wozu die Strukturen mechanischen Kräften, durch die die atomistische Struktur gestreckt oder komprimiert werden kann, ausgesetzt werden. Die genannten Untersuchungen eröffnen weitreichende Möglichkeiten in der Entwicklung von modernen nicht-flüchtigen Speicherelementen, Transistoren, logischen Schaltern sowie chemischen und biologischen Sensoren auf der molekularen Skala.