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Lokalisierung von Elektronen in makroskopischen und mikroskopischen Systemen / SFB 195

Localization of Electrons in Macroscopic and Microscopic Systems

19.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Lokalisierung von Elektronen in kondensierter Materie, d. h. die Bindung von Elektronen in einem beschränkten Raumbereich, kann durch unterschiedliche Mechanismen hervorgerufen werden. Während einzelne Mechanismen, wenn auch zum Teil nur qualitativ, bekannt sind, ist ihr Zusammenwirken (z.B. Unordnung und elektronische Korrelationen) weitgehend unverstanden. Der Metall-Nichtmetall-Übergang wird in verschiedenen makroskopischen Systemen experimentell und theoretisch untersucht. Langfristiges Ziel der Zusammenarbeit von Physikern und Chemikern im Sonderforschungsbereich ist es, eine Brücke zu schlagen zwischen der eher statistischen Beschreibung von Lokalisierung im makroskopischen Systemen und der von Atom- und Molekülorbitalen ausgehenden quantenchemischen Beschreibung der Lokalisierung in mikroskopischen Systemen. Hierzu werden die Eigenschaften ligandenstabilisierter Metallcluster sowie freier Cluster verschiedener Größe und Zusammensetzung ermittelt und mit quantenchemischen Rechnungen verglichen. Schließlich werden elektronischer Transport und Lokalisierung in mesoskopischen und nanoskopischen Systemen untersucht, in denen Ladungseffekte durch einzelne Elektronen (Coulomb-Blockade) und quantenmechanische Interferenzen von Elektronenwellen eine wesentliche Rolle spielen.

The localization of electrons in condensed matter, i. e. electron binding in a finite volume, can be caused by different mechanisms. Whereas individual mechanisms are known at least qualitatively, their interplay, which appears frequently in nature (e. g. disorder and electronic correlations) is not well understood. We study the metal-nonmetal transition in different macroscopic systems experimentally and theoretically. The long term goal of the cooperation between physicists and chemists in this collaborative research centre is to find a synthesis between the more statistical description of localization in macroscopic systems and the quantum-chemical description of the localization in microscopic systems based on atomic and molecular orbitals. For this purpose, experiments are used to probe the properties of base and ligand stabilized clusters and results are compared to quantum chemical calculations. Finally, electron transport and localization in mesoscopic and nanoscopic systems for which individual charge effects (e. g. Coulomb blockade) or interference of electron waves are important, is studied.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Manfred Kappes
Institut für Physikalische Chemie der Universität Karlsruhe
Kaiserstraße 12, · 76131 Karlsruhe
Tel.: (0721) 608-2094 · Fax.: (0721) 608-7232
E-Mail: manfred.kappes@chemie.uni-karlsruhe.de

Further Information: www-pi.physik.uni-karlsruhe.de/sfb195/sfb195.html