Physiker untersuchen chaotische Elektronenbewegungen
Schematische Darstellung eines elektrostatisch definierten Quantenpunktes. Eingezeichnet ist eine mögliche klassische Elektronenbahn.
Die Entwicklungen in der Halbleitertechnologie führen zu immer kleineren elektronischen Bauelementen. Dabei sind einzelne Schaltkreise nur noch 10 millionstel Millimeter groß. In solch winzigen Strukturen kann der Transport der Ladungsträger nicht mehr durch Gesetzmäßigkeiten der täglichen, makroskopischen Erfahrungswelt beschrieben werden. Darum erforschen Wissenschaftler von der Universität Würzburg die grundlegenden Eigenschaften dieser Systeme.
Die Physiker sprechen in diesem Fall von "mesoskopischen Leitern“. In diesen verliert das Ohmsche Gesetz, das viele elektrische Eigenschaften von elektronischen Bauelementen beschreibt, seine Gültigkeit, denn Elektronen können sich ohne Widerstand durch derartig kleine Leiter bewegen.
Des weiteren können die Elektronen bei der Beschreibung der Transporteigenschaften nicht länger als klassische Teilchen betrachtet werden, sondern müssen stattdessen als Wellen angesehen werden. Auch hierbei treten Besonderheiten auf. So können die Intensitäten zweier Wellen nicht einfach addiert werden: Abhängig von ihrer Phasenbeziehung kann es am Ort der Beobachtung entweder zu einer Verstärkung oder zur Auslöschung der Intensitäten kommen.
Derartige Erscheinungen bestimmen den Transport der Ladungsträger in mesoskopischen Leitern. Dr. Hartmut Buhmann vom Physikalischen Institut der Universität Würzburg: „Eine detaillierte Kenntnis dieser Effekte ist erforderlich, um zukünftige Entwicklungen auf dem Gebiet der Nanotechnologie, zum Beispiel Einzelelektronen-Transistoren, zu ermöglichen.“
Die Arbeitsgruppe von Dr. Buhmann, der am Lehrstuhl von Prof. Dr. Laurens Molenkamp tätig ist, erforscht Transportvorgänge in Strukturen, die eine Ausdehnung von zehn bis einige 100 Nanometer haben, wobei ein Nanometer einem millionstel Millimeter entspricht. Würde man die Elektronenbewegung in solchen Strukturen klassisch beschreiben, dann würde sich eine chaotische Verteilung der Bahnen ergeben.
Laut Dr. Buhmann ist es derzeit eine eingehend diskutierte Frage, wie sich dieses chaotische Verhalten in einem wellenmechanischen System beschreiben lässt. Hierzu untersuchen die Würzburger Physiker an diesen Systemen die Leitfähigkeit und die Thermokraft, also die durch einen Temperaturunterschied erzeugte elektrische Spannung. Ihr Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.
Weitere Informationen: Dr. Hartmut Buhmann, T (0931) 888-5778, Fax (0931) 888-5142, E-Mail:
buhmann@physik.uni-wuerzburg.de
Media Contact
Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie
Neuerungen und Entwicklungen auf den Gebieten der Informations- und Datenverarbeitung sowie der dafür benötigten Hardware finden Sie hier zusammengefasst.
Unter anderem erhalten Sie Informationen aus den Teilbereichen: IT-Dienstleistungen, IT-Architektur, IT-Management und Telekommunikation.
Neueste Beiträge
Diamantstaub leuchtet hell in Magnetresonanztomographie
Mögliche Alternative zum weit verbreiteten Kontrastmittel Gadolinium. Eine unerwartete Entdeckung machte eine Wissenschaftlerin des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart: Nanometerkleine Diamantpartikel, die eigentlich für einen ganz anderen Zweck bestimmt…
Neue Spule für 7-Tesla MRT | Kopf und Hals gleichzeitig darstellen
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht detaillierte Einblicke in den Körper. Vor allem die Ultrahochfeld-Bildgebung mit Magnetfeldstärken von 7 Tesla und höher macht feinste anatomische Strukturen und funktionelle Prozesse sichtbar. Doch alleine…
Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze
Projekt HyFlow: Leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze. In drei Jahren Forschungsarbeit hat das Konsortium des EU-Projekts HyFlow ein extrem leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem entwickelt, das einen…
