Quantentheorie des Elektronentransports in strukturierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen

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In diesem Projekt sollen theoretische Studien zum Quantentransport in neuartigen Strukturen in Kohlenstoff-Nanoröhrchen durchgeführt werden. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind lange hohle Moleküle aus reinem Kohlenstoff. Diese molekularen Quantendrähte sind fast perfekte eindimensionale Modellsysteme und erlauben die Untersuchung von grundlegenden quantenphysikalischen Eigenschaften des Elektronentransports. Insbesondere ist beabsichtigt, den Ladungs- und Spintransport durch Quantenpunkte, die auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen realisiert werden, theoretisch zu beschreiben. Durch mechanisches Verbiegen eines einzelnen einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchens mit der Spitze eines Atomkraftmikroskopes wird ein Knick erzeugt, der für die Elektronen eine Tunnelbarriere darstellt. Zwei Knicke, die auf einem einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhrchen angebracht werden, begrenzen ein kleines Molekülsegment, das einen Quantenpunkt bildet. Verschiedene grundlegende Effekte in diesem stark korrelierten elektronischen System stehen im Mittelpunkt des Interesses, wie z.B. der Kondo-Effekt oder der Aufbau künstlicher Atome. Eine quantitative Beschreibung von momentan durchgeführten und geplanten künftigen Experimenten wird angestrebt. Derartige Quantenpunkte bilden die Bausteine für zukünftige nanoelektronische Schaltkreise auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen.