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
 

Projektbeschreibung

Die Nanowissenschaften haben sich im letzten Jahrzehnt signifikant weiterentwickelt. Die ersten Perspektiven für Anwendungen beruhen dabei wesentlich auf einer präzisen Kontrolle der Wechselwirkung zwischen Nanosystemen oder dem Einfluss externer Felder. Durch Ansätze aus der Physik und der Chemie hat unser Sonderforschungsbereich zu diesem Fortschritt der Nanowissenschaft maßgeblich beigetragen, indem wir Kontrollmechanismen für individuelle Nanosysteme entwickelt haben. Wir haben dabei gezeigt, dass die strukturelle, optische oder elektrische Mittel eine erfolgversprechende Möglichkeit zu einem vertieften Verständnis der mechanischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Nanosystemen darstellt. Unser Forschungsprogramm ist daher thematisch auf die Steuerung der physikalischen Eigenschaften von Nanosystemen ausgerichtet. Im ersten Forschungsbereich Strukturelle und Mechanische Eigenschaften konzentrierten sich die Untersuchungen auf die kohärente mechanische Anregung von Membranen und Balken, die mit elektrischen Feldern kontrolliert wurden. Dabei konnte als ein Hauptresultat die Ursache der mechanischen Dämpfung einer Nanomembran festgestellt sowie die kohärente Kontrolle eines Nanobalken demonstriert werden. Zukünftig wird die Forschung in diesem Gebiet auch die Kontrolle mechanischen Wärmetransportes umfassen. Im zweiten Forschungsbereich Optische und Elektronische Eigenschaften ist das Ziel die optischen Manipulationsmöglichkeiten einzelner Nanosysteme auszuloten. Eine beispiellose Kontrollfähigkeit wurde für zweifarbige Anregungen von Molekülen sowie theoretische für Einzel-Spin-Quantenbits demonstriert. Weitere dramatische Fortschritte wurden bei der optischen Stabilität kolloidaler Quantenpunkte sowie deren ultraschneller und magnetischer Steuerung erzielt sowie mit dem erstmaligen direkten Nachweis von optischen Vakuumfluktuationen. Zukünftig wird in diesem Forschungsbereich auch die ultraschnelle Kontrolle der Wechselwirkung zwischen einem Tunnelstrom und plasmonischen Nanostrukturen untersucht. Im dritten Forschungsbereich Elektronische und Magnetische Transporteigenschaften wurde weiter an der Kontrolle von Elektronen in molekularen und mesoskopischen Kontakten sowie von Domänenwänden in magnetischen Nanostrukturen gearbeitet, jeweils von experimenteller wie auch von theoretischer Seite. Besonders hervorzuheben ist hierbei die Kontrolle einzelner Spins in komplexen Molekülen, einzelner Elektronenwellen durch Spannungspulse, sowie magnetische Domänen in Temperaturgradienten. In der dritten und letzten Förderperiode sollen die bisher entwickelten Kontrollmechanismen wie beispielsweise die Einflüsse elektrischer und optischer Felder auf mechanische und magnetische Nanosysteme, Moleküle und Quantenpunkte perfektioniert werden. Aufgrund der in bisherigen Förderperioden gewonnenen Erkenntnisse erweitern wir unser Spektrum auf die ultraschnelle Kontrolle von Tunnelströmen und maßgeschneiderte Energieströme in Nanostrukturen.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Konstanz
Beteiligte Institution Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
Sprecherinnen / Sprecher Professor Dr. Wolfgang Belzig, seit 1/2012; Professorin Dr. Elke Scheer, bis 1/2012