Elektronentransport durch metallische und organische Drähte

Unser Ziel ist die theoretische und experimentelle Untersuchung des elektronischen Transports durch metallische atomare Punktkontakte und organische Leiter, insbesondere DNA. Im Fall atomarer Punktkontakte ist unser Ziel die Untersuchung des Wechselspiels zwischen mechanischen und elektronischen Eigenschaften im Elektronentransport durch atomare Kontakte. Dafür möchten wir Molekulardynamik-Simulationen des Brechens atomarer Kontakte mit Leitwertrechnungen kombinieren, die auf Tight-Binding-Modellen basieren. Schließlich werden die theoretischen Ergebnisse mit experimentellen Ergebnissen verglichen, die mit dem Bruchkontakt-Verfahren in der Gruppe von Prof. Elke Scheer gewonnen werden. Insbesondere sollen atomare Kontakte aus den Ferromagneten Co und Ni studiert werden. Hier ist das Ziel die Untersuchung der Leitwertquantisierung sowie des Magnetwiderstands und der Spinpolarisation des Stromes dieser Kontakte.

Die Beschreibung des Elektronentransports mit der Tight-Binding-Methode kann direkt auf die Fragestellung des Transports durch DNA angewandt werden. In diesem Falle ist die physikalische Frage, inwieweit der Transport durch die Sequenz der DNA beeinflusst oder sogar maßgeschneidert werden kann. Poly-Guanin-Cytosin-DNA ist bekannt als »guter« Leiter, während natürliche DNA oftmals isolierend ist. Solche Korrelationen von Sequenz und elektrischen Transporteigenschaften sollen experimentell in Konstanz und theoretisch in Karlsruhe untersucht werden. Das Verständnis der Transporteigenschaften ist von Bedeutung für die vielfältigen Ansätze, DNA als Leiterbahnen (oder als Substrat für Leiterbahnen) in der Nanoelektronik einzusetzen. Im der Umkehrung dieses Ansatzes soll auch untersucht werden, inwiefern durch Messungen des Leitwerts im Transport senkrecht zur DNA eine Sequenzbestimmung der DNA möglich ist.