Transport in graphene and statistics of complex systems

• Antragsteller: Dr. Holger Hennig
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198432750

Seit der Entdeckung von Graphen im Jahr 2004 hat diese Graphit Monolage enormes wissenschaftliches Interesse auf sich gezogen. Seine Struktur besteht aus einer Lage aus Kohlenstoff-Atomen, die in einem Bienenwabengitter angeordnet sind. Dies repräsentiert eine konzeptionell neue Klasse von Materialien, die nur eine Atomlage dick sind. Sich in dem Gitter bewegende Elektronen ahmen relativistische Teilchen nach -- wie Neutrinos ohne Masse. Dieses freistehende zwei-dimensionale Material bietet viele neue und überraschende Einblicke; ein Gütezeichen ist der diesjährige Nobelpreis in Physik, der für bahnbrechende Experimente in Graphen vergeben wurde.In diesem Projekt werden wir an den theoretischen Grundlagen der Elektronendynamik in Graphen an der Schnittstelle zwischen Festkörperphysik und nichtlinearer Dynamik arbeiten. Wir werden eng mit einer experimentellen Gruppe zusammenarbeiten, welche Rastersondenmikroskopie (SPM) zur Abbildung der Elektronenwellen verwendet. Diese Technik wurde an verschiedenen Nanomaterialien mit großem Erfolg angewendet. Sie eröffnet die Untersuchung von ortsaufgelöstem Elektronenfluss, das heißt, der Fluss kann an jedem Punkt in der Probe gemessen werden.Zunächst werden universelle Transporteigenschaften in Nanobändern (dünne Streifen aus Graphen) studiert, die herausragende Kandidaten für elektronische Bauteile auf Basis von Graphen sind. Im zweiten Schritt wird der Elektronenfluss in Gegenwart von Unordnung analysiert, die eine Verzweigung des Flusses bewirken kann. Schließlich wird anormale Diffusion der Elektronen mittels besonderen Anordnungen von Gitterdefekten in Graphen untersucht, was zu neuartigen Transportphänomenen führen kann. Die Beschreibung und Messung der Dynamik von Elektronenwellen in Graphen ist nicht nur von enormem theoretischen Interesse, sondern bietet auch einen fruchtbaren Boden für Anwendungen wie z.B. neuartige Feldeffekttransistoren

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Eric J. Heller