Transport in nanoscale conductors subjected to slow responsive environment
Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Charakterisierung des Transports in mesoskopischen Systemen beruht hauptsächlich auf einer Untersuchung stationärer Nichtgleichgewichtszustände, die durch einen permanenten Zu- und Abfluss bzw. durch externe Kraftfelder aufrecht erhalten werden. In Rahmen dieses Forschungsstipendiums wurden konzeptionell Beschreibungsansätze entwickelt, um klassische Transportvorgänge, in denen die Platzenergien zeitlich variieren, zu beschreiben. Ein „Flashing ratchet“ System sowie eine peristaltische Pumpe wurden beispielhaft für Situationen untersucht, in denen die zeitliche Variation der Platzenergien unabhängig vom Besetzungszustand ist und zusätzlich repulsive nächste-Nachbar Teilchen-Teilchen Wechselwirkungen eine Rolle spielen. Als ein wichtiges Resultat konnte gezeigt werden, dass der Transportstrom in diesen Systemen adäquat analytisch mittels klassischer zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie in Verbindung mit der Idee der lokalen Gleichgewichtsapproximation beschrieben werden kann. Es wurde weiterhin gefunden, dass zusätzliche repulsive Teilchen-Teilchen Wechselwirkung zu einer Erhöhung des Transportstromes führt und daraus abgeleitet die Effizienz des aktiven Transports signifikant erhöht wird. Ein wichtiger Anwendungsaspekt dieser Methode besteht darin, dass diese eine analytische Beschreibung großer Systeme erlaubt, z.Bsp. zur Beschreibung nanoskopischer photovoltaischer Zellen. Des Weiteren wurde ein Modellsystem untersucht, in dem die zeitliche Variation der Platzenergie an den jeweiligen Besetzungszustand gekoppelt ist. Wir erhielten auf Basis kinetischer Monte-Carlo Simulationen als ein wichtiges Ergebnis bei der Analyse der Stromfluktuationen, dass das Rauschverhalten dem eines „telegraphic noise“ entspricht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Unidirectional hopping transport of interacting particles on a finite chain, J. Chem. Phys. 133, 054102 (2010)
M. Einax, G. C. Solomon, W. Dieterich, and A. Nitzan
