Stromfluß durch ein einzelnes Atom: Atom‐Orbitale dienen als Transportkanäle in metallischen Quantenpunktkontakten

Mit dem Rastertunnelmikroskop kann man einzelne Atome nicht nur „sehen”, sondern auch verschieben, auf Oberflächen gezielt anordnen und ihre Transporteigenschaften messen. Im Labor wird daran gearbeitet, elektronische Schaltkreise „additiv”, d.h. Atom für Atom, für bestimmte Anwendungen aufzubauen. Dafür ist es erforderlich zu verstehen, wie die makroskopischen Eigenschaften des Schaltkreises von den atomaren, chemischen und physikalischen Eigenschaften der Bausteine abhängen. Naheliegende Fragen dabei lauten: Was bestimmt den Stromfluß durch ein einzelnes Metallatom, das zwei Stücke desselben Metalls verbindet? Welche Rolle spielt die chemische Natur des Elements? Um diese Fragen zu beantworten, haben wir Kontakte aus verschiedenen Elementen des Periodensystems hergestellt, die an ihrer engsten Stelle nur ein Atom „dick” sind, und ihre Transporteigenschaften unter Verwendung von Transportprozessen, die im supraleitenden Zustand auftreten, bestimmt. Gleichzeitig entwickeln wir ein quantenchemisches Modell, das aus den atomaren Orbitalen Leitungsbänder oder „Tranportkanäle” aufbaut.