Elektronischer Transport durch Einzelatom- und Einzelmolekülkontakte

Der Autor behandelt die theoretische Untersuchung des elektronischen Transports durch atomare und molekulare Kontakte. Das Ziel dieser Untersuchungen besteht darin, den Zusammenhang zwischen der mikroskopischen elektronischen Struktur derartiger Kontakte und den makroskopischen Transporteigenschaften des gesamten Stromkreises aufzuzeigen, in dem die Kontakte eingebettet sind. Nach einer ausführlichen Präsentation der zugrundeliegenden theoretischen Methoden werden insbesondere drei Fragestellungen betrachtet, die in den letzten Jahren verstärkt Beachtung gefunden haben: (i) die Leitfähigkeit von Einzelatomkontakten, (ii) die Leitfähigkeit von Wasserstoff-Molekülen und (iii) der Stromfluß durch einzelne organische Moleküle. Die Untersuchungen zu den Einzelatomkontakten basieren auf Molekulardynamik-Simulationen, die es erlauben, die Ergebnisse direkt experimentellen Leitfähigkeitshistogrammen gegenüberzustellen. Bei der Untersuchung molekularer Kontakte werden einfache Modelle vollständigen Dichtefunktionalrechnungen gegenübergestellt, um auf diese Weise die zugrundeliegenden Mechanismen zu beleuchten. Es wird aufgezeigt, wie Transmissionskanäle auf molekulare Orbitale zurückgeführt werden können. Wir besprechen den Einfluß der räumlichen Struktur der Orbitale auf die Symmetrie der Strom-Spannungs-Kennlinien für eine Klasse konjugierter Moleküle. Alle diese Ergebnisse werden mit Experimenten verglichen. Im zweiten Teil des Buches werden zusätzlich zwei Beispiele für den Einfluß von Supraleitung bzw. Magnetismus auf den mesoskopischen Elektronentransport vorgestellt. Das Auftreten fraktionaler Shapiro-Stufen in supraleitenden Quantenpunktkontakten wird ebenso diskutiert wie der dissipationslose Spin-Transport in Helimagneten.