Theoretical methods in molecular electronics beyond the Landauer regime

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Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Anwendung und Weiterentwicklung theoretischer Methoden zur Beschreibung von Elektronentransportvorgängen in molekularen elektronischen Baugruppen, also in elektronischen Schaltkreisen, deren funktionale Einheiten einzelne Moleküle sind. Solche Systeme könnten für zukünftige technologische Anwendungen wie zum Beispiel Nanocomputer außerordentlich nützlich sein, sind aber auch für das Verständnis biologischer Elektronentransferprozesse (wie zum Beispiel in der Photosynthese) von Bedeutung. Da etablierte quantenchemische Methoden für Moleküle entwickelt wurden, die sich im Gleichgewicht mit ihrer Umgebung befinden, stellt die Beschreibung molekularer Brücken unter Nicht-Gleichgewichtsbedingungen, durch die ein Elektronenstrom fließt, eine Herausforderung für diese Methoden dar. Entsprechend sind viele Fragen noch unbeantwortet. Der Schwerpunkt dieses Projekts wird auf Ansätzen liegen, die über den Gültigkeitsbereichdes Landauer-Formalismus hinausgehen, die also Wechselwirkungen zwischen Elektronen und den molekularen Brücken, durch die sie fließen, berücksichtigen. Insbesondere sollen spinabhängige Phänomene untersucht werden. Dies umfasst Elektronentransport durch magnetische Systeme in verschiedenen Spinzuständen, elektronenstrom- induzierte Änderungen der Magnetisierung und molekulare Brücken zwischen magnetischen Elektroden, deren Magnetisierungs-Vektoren nichtkollinear orientiert sind.