270182 VO Leitende Moleküle (2023S)

Die Erforschung der elektronischen Leitfähigkeit einzelner Moleküle, die zwischen zwei Metalloberflächen in sogenannten Nano-gaps adsorbiert sind, hat sich in den letzten 2-3 Jahrzehnten zu einem Gebiet mit rapide wachsender internationaler Forschungsaktivität entwickelt. Für die Beschreibung von solchen molekularen Nano-junctions ist eine enge Kooperation zwischen Theoretikern, die quantenmechanische Berechnungen der elektronischen Struktur durchführen, und Experimentatoren, die Methoden der Oberflächenphysik und Elektrochemie verwenden, eine Notwendigkeit. Die potentiellen Anwendungsmöglichkeiten, die von diesem Bereich der Grundlagenforschung ausgehen, reichen von der Nano-Elektronik bis zu Bio-Sensoren fuer die Medizin. In der molekularen Elektronik zum Beispiel geht man davon aus, durch eine Variation funktioneller Gruppen einzelner organischer Moleküle den Ladungstransport durch das Nano-gap derart beinflussen zu können, dass man daraus einen Transistor- oder Dioden-Effekt auf molekularem Massstab ableiten kann. In dieser Vorlesung wird das Thema vor dem Hintergrund jüngster Entwicklungen in der Mikro-Elektronik eingefuehrt. Es werden die fundamentalen Transport-Regime für den Ladungstransport im Mikro- und Nano-Massstab diskutiert, und gängige experimentelle und theoretische Methoden des Fachbereichs vorgestellt. Besondere Betonung wird auf Beispiele aus der aktuellen Forschung gelegt, bei denen erst das Zusammenspiel von Theorie und Experiment es ermöglichte, die Leitfähigkeit einzelner Moleküle in Nano-gaps zu charakterisieren.