Das Verhalten von Elektronen in Graphen
Graphen mit seiner unkonventionellen elektronischen Struktur ist in Bezug auf Spintronikanwendungen sehr vielversprechend. Die Forschung hat ergeben, dass sich Elektronen an den Seiten von Graphennanobändern lokalisieren. Diese elektronische Struktur ähnelt der des Wasserstoffmoleküls an der Dissoziationsgrenze, dem Prototypen des statischen Korrelationssystems. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Electron correlation - the electronic ground state of graphene nanoribbons" (ELECTRON CORRELATION) werden aktuelle Theorien und Methoden, welche die statische Korrelation genau beschreiben, auf Graphennanobänder angewendet. Da die statische Korrelation im Bereich der Molekülbindungsdissoziation überwiegt, soll das Projekt das Wissen über Bindungsbruch- und Bindungsbildungsprozesse erweitern. Mit der Kombination der Dichtefunktionaltheorie (DFT) und der Dichtematrixfunktionaltheorie (DMFT) entwickelten die Wissenschaftler die Kurzstrecken-DFT und die Langstrecken-DMFT. Sie erweiterten das Zufallsphasennäherungsverfahren, um spinpolarisierten oder unbeschränkte Berechnungen zu ermöglichen. Kleine Testsystemberechnungen offenbarten bedeutende neue Erkenntnisse. Die Wasserstoffmoleküldissoziationskurve weist keinesfalls die überaus viel diskutierte "Beule" bei mittleren Distanzen auf, aber im Gegensatz dazu ist die Energie bei physikalischen Bindungsabständen gesättigt. Überdies wurde an der Dissoziationsgrenze ein teilweiser Spinfehler beobachtet. ELECTRON CORRELATION ebnet den Weg zu neuartigen Spintronikanwendungen, die erhebliche Auswirkungen auf die Elektronikindustrie haben dürften.
Schlüsselbegriffe
Elektronenkorrelation, Graphen, Nanobänder, Dissoziationsgrenze, Dichtefunktionaltheorie, Dichtematrix, spinpolarisiert, Spintronik
