Quantentransport in elektrochemischer Umgebung: Einfluss der Helmholtz-Doppelschicht

Die kontrollierte Manipulation des Ladungstransportes auf atomarer und molekularer Skala ist nach wie vor eine große experimentelle Herausforderung und deswegen ein sehr aktives Forschungsfeld in der Nanotechnologie. Eine der erfolgreichsten Kontrollstrategien operiert in elektrochemischen Medien. Ziel dieses Projektes ist es, in enger Zusammenarbeit zwischen zwei theoretischen Arbeitsgruppen am KIT, Nord-Campus (Theoretische Physik) und an der Universität Ulm (Theoretische Chemie) sowie der experimentellen Arbeitsgruppe am KIT, Campus Süd, den Einfluss der elektrochemischen Helmholtz-Doppelschicht auf die Transporteigenschaften atomarer Engstellen zu erforschen.

Es ist zunächst geplant, dass die Ulmer Gruppe atomistische Modelle der Helmholtz-Doppelschicht als Funktion des Elektrodenpotentials erarbeitet, die eine möglichst wirklichkeitsnahe Simulation der Verhältnisse am atomaren Kontakt erlaubt. Die Karlsruher Theorie kann dann mittels Transportrechnungen simulieren, wie sich die einzelnen Modelle in ihrem Transportverhalten unterscheiden. Die Analyse der berechneten Transmissionskurven und der anschließende Vergleich mit dem Experiment sollen zu einem vertieften Verständnis der Beziehung zwischen dem Elektrodenpotential und dem Transportverhalten des atomaren Kontaktes führen. Diese Forschung eröffnet auch eine neuartige Möglichkeit, die interne Struktur der Doppelschicht zu analysieren. Daher ist dieses Projekt auch relevant für wissenschaftliche Fragestellungen, die im Zusammenhang mit der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung intensiv bearbeitet werden.