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SFB 767:  Kontrollierte Nanosysteme: Wechselwirkung und Ankopplung an die Makrowelt

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung von 2008 bis 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 32152442
 
Erstellungsjahr 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In den letzten beiden Jahrzehnten sind die Nanowissenschaften zu einem Gebiet herangereift, aus dem sich Anwendungsansätze auf der Basis von Nanostrukturen herausgebildet haben. Das Potential dieser Ansätze beruht in entscheidender Weise auf einer präzisen Kontrolle der Wechselwirkung zwischen Nanostrukturen oder mit externen Feldern. Unser SFB hat durch die Entwicklung von Steuerungsmechanismen für einzelne Nanosysteme in den letzten zwölf Jahren wesentlich zum Fortschritt in den Nanowissenschaften beigetragen. Wir haben gezeigt, dass die Steuerung durch strukturelle, optische oder elektronische Verfahren ein vielversprechender Weg zu einem umfänglichen Verständnis der mechanischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Nanosystemen ist. Unser Forschungsprogramm gliedert sich deshalb in diese drei Bereiche. Der erste Bereich umfasste strukturelle und mechanische Eigenschaften. Hier konzentrierten sich die Untersuchungen auf kohärente mechanische Anregungen von Membranen und Balkenresonatoren, die durch elektromagnetische Felder gesteuert werden. Eines unserer Hauptergebnisse ist die Aufklärung des Ursprungs der mechanischen Dämpfung in Nanomembranen und die kohärente Steuerung eines Nanobalkens. Darüber hinaus haben wir die Kontrolle des Wärmetransports durch Temperaturgradienten untersucht. Im zweiten Forschungsbereich zu den optischen und elektronischen Eigenschaften war das Hauptziel die Nutzung des Potentials der optischen Kontrolle von Nanosystemen. Eine beispiellose Präzision der Steuerung wurde experimentell erreicht durch Zweifarbenanregungen von Molekülen und auf theoretischer Seite in Systemen, die als Kandidaten für Spin-Qubit-Anwendungen diskutiert werden. Weitere wichtige Fortschritte betreffen die Stabilität von kolloidalen Quantenpunkten, ihre Kontrolle auf ultraschnellen Zeitskalen und in Magnetfeldern sowie den direkten Nachweis des photonischen Vakuums. Darüber hinaus haben wir in diesem Bereich eine ultraschnelle Kontrolle der Kopplung zwischen einem Tunnelstrom und Photonen entwickelt. Der dritte Projektbereich, elektronische und magnetische Transporteigenschaften, hat sich mit der Kontrolle von Elektronen in einzelnen Molekülübergängen oder Quantenpunktkontakten und der Magnetisierung in Nanostrukturen beschäftigt. Als Beispiele seien die Anregung einzelner Spins in Molekülen, einzelner Elektronen durch Spannungsimpulse, molekularer Vibrationsmoden durch Strom und Domänenwände durch thermische Gradienten genannt. Im Laufe des SFBs haben wir diese Forschungsrichtungen fortgesetzt und uns dabei auf die vielversprechendsten Aspekte der ersten Förderperioden konzentriert. Hierzu gehört die Entwicklung fein abgestimmter Kontrollschemata, wie z.B. die Nutzung elektrischer und optischer Feldeffekte auf mechanische und magnetische Nanosysteme, Moleküle und Halbleiter- Quantenpunkte. Darüber hinaus haben wir unter Nutzung der Erkenntnisse aus den ersten Förderperioden unseren Anwendungsbereich auf Themen wie die ultraschnelle Manipulation von elektronischen Tunnelströmen und den technischen Wärmefluss in Nanokontakten erweitert.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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