Hauptseminar Theoretische Physik: Nanotransport

Allgemeine Informationen

Der Transport von Ladung, Spin und Energie in nanoskopischen Systemen ist ein aktuelles und spannendes Forschungsgebiet. Einerseits bildet es die Grundlage für Anwendungen in hochintegrierten elektronischen und spin-elektronischen Bauelementen, die z. B. für die Quanteninformationsverarbeitung relevant sind. Andererseits erfordern und erlauben solche Systeme die Untersuchung fundamentaler quantenmechanischer Prozesse, insbesondere weit entfernt vom thermischen Gleichgewicht. In diesem Hauptseminar sollen in Vorträgen sowohl grundlegende theoretische Konzepte und Methoden als auch Anwendungen auf konkrete Systeme besprochen werden. Die Schwerpunktsetzung wird sich nach den Interessen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer richten. Es ist auch möglich, Aspekte von Methodik und passenden Anwendungen in einem Vortrag zu kombinieren. Vorträge können auf Deutsch oder Englisch gehalten werden.

Auswahl möglicher Themen:

• Konzepte und Methoden
  • Einführung in den Transport in Nanostrukturen, Landauer-Theorie
  • Lineare Antwort, Onsager-Relationen
  • Statistische Physik außerhalb des Gleichgewichts: Mastergleichungen
  • Zeitlokale (time-convolutionless) Mastergleichung
  • Coulomb-Blockade, Spin-Blockade und was es noch so gibt
  • Stochastische Schrödingergleichungen, "Quantensprünge", Monte Carlo
  • Dekohärenz
  • Was ist Quanteninformation?
  • Spin-Transport ohne Spin-Erhaltung: Was bedeutet das überhaupt?
  • Energie-Transport (Wärmeleitung): Was hat Gravitation mit Temperatur zu tun?
  • Starke Ankopplung: Green-Funktions-Methode (Keldysh-Formalismus)
  • Dichtefunktionaltheorie (Nutzen und Missbrauch in Transportrechnungen) und zeitabhängige DFT
  • Supraleitung: Was ändert sich mit supraleitenden Komponenten?
• Anwendungen
  • Quantenpunkte in Halbleiterheterostrukturen
  • Transport durch einzelne Moleküle
  • Molekulare Spin-Elektronik
  • Quantenpunkte mit merkwürdigen Spektren: Topologische Isolatoren
  • Transport durch Monolagen
  • Spinketten: Transport von Spin und Energie
  • Topologische Supraleiter: Nachweis von Majorana-Zuständen?
  • Majorana-Moden und Quantencomputer