Nanostrukturen: Übergitter, Quantendrähte, Quantenpunkte, und Quantencomputer
摘要
Mithilfe der fortgeschrittenen Technik der Mikrofabrikation können Objekte von so kleinen Abmessungen hergestellt werden, dass neue Quanteneffekte auftreten. Nach einer Diskussion der Übergitter und der Bloch-Oszillationen behandeln wir die Transmissionskanäle nach Landauer und die quantisierte elektrische Leitfähigkeit von Quantendrähten. Fullerene sind Kohlenstoffmoleküle, die aus einer unterschiedlichen Anzahl von Kohlenstoffatomen bestehen. Ihr Ableger in Form von Kohlenstoff-Nanoröhrchen verspricht wichtige Anwendungen in molekularer Elektronik. Elektrisch leitende Schichten aus Graphen mit einer Dicke von nur einem einzigen Kohlenstoffatom besitzen eine faszinierende elektronische Bandstruktur mit masselosen Fermionen, wobei die Konzentration der Ladungsträger mithilfe einer angebrachten Gate-Elektrode deutlich variiert werden kann. Topologische Isolatoren zeigen überraschende Strom tragende Rand- oder Oberflächenzustände. Die topologischen Eigenschaften der elektronischen Bandstruktur und mögliche Kontaktpunkte zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband sowie Überkreuzungen der beiden Bänder sind wichtige Punkte der modernen Entwicklungen. Die neuen Entwicklungen zum Quantencomputer und zu neuromorphen Rechnern werden angedeutet.