1,721,076 research outputs found
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Hierarchische Quantenmastergleichungsmethoden für Nichtgleichgewichts-Ladungstransport durch Einzelmolekülkontakte
No full textIn the field of molecular electronics, single-molecule junctions, which comprise a molecule contacted by electrodes, represent the ultimate miniaturization of electronic components in an electric circuit. In this context, experiments on single-molecule junctions have revealed interesting transport phenomena, including transistor- and diode-like behavior as well as negative differential resistance. These transport effects mimic the basic functions of conventional semiconductor devices. Additionally, molecules provide intrinsic functionalities which may result in applications like molecular sensors and machines, memory and spintronic devices, as well as optoelectronics. In contrast to rigid solid-state components, the transport characteristics in molecular junctions are strongly influenced by the intricate interplay of electronic and nuclear (vibrational) degrees of freedom due to their small size and flexible structure. A central task in the field of molecular electronics is to attribute the transport phenomena to the structure and the properties of the molecule in the contact. To this end, theoretical model studies are performed, which facilitate the understanding of this complex nonequilibrium transport problem on the nanoscale. In these studies, the analysis of the average current is complemented by the investigation of current fluctuations in order to obtain detailed knowledge on the underlying transport processes and mechanisms.
In this thesis, we investigate electron transport through single-molecule junctions on the basis of numerically exact results. In particular, we focus on transport phenomena induced by electronic-vibrational coupling. To this end, we develop two approaches within the hierarchical quantum master equation (HQME) framework, which differ by the treatment of electronic-vibrational coupling, and thus cover a large spectrum of parameters ranging from the nonadiabatic to the adiabatic regime and including both resonant and nonresonant transport. In particular, we show that the nonequilibrium vibrational excitation significantly influences the transport characteristics of a single-molecule contact in all these regimes by comparison with results where the vibrational mode is equilibrated. In addition, we extend the HQME approach to the evaluation of the full counting statistics, which allows the calculation of higher-order current cumulants beyond the average current. This extension is not limited to the description of vibrationally coupled transport but can be applied to all transport setups which can be treated within the HQME formalism. The numerically exact HQME results are used to benchmark approximate master equation and nonequilibrium Green’s function methods.
Our findings demonstrate that vibrational nonequilibrium effects play an important role in a wide range of parameters, and thus cannot be neglected in the description of this transport problem. In particular in the nonresonant transport regime, the inelastic cotunneling signal is analyzed for a vibrational mode in full nonequilibrium, revealing a complex interplay of different transport processes and deviations from the commonly used G0/2-rule of thumb. The inelastic correction to noise also exhibits strong deviations from the prediction for a thermally equilibrated vibration. Additionally, we investigate how the phenomenon of vibrational instability, that is, the increase of current-induced vibrational excitation for decreasing electronic-vibrational coupling, is influenced by level broadening due to molecule-lead coupling as well as broadening of the Fermi distribution caused by temperature. Results obtained for the first two moments suggest that the vibrational excitation is always described by a geometric distribution in the weak electronic-vibrational coupling limit, which confirms our approximate analytic description. Moreover, we study the influence of cotunneling on avalanche-like transport in the regime of strong electronic-vibrational coupling. We find signatures in the current noise reflecting the complex interplay of inelastic cotunneling processes and resonant avalanches.Im Bereich der molekularen Elektronik stellen Einzelmolekülkontakte, die aus einem Molekül bestehen, das an zwei Elektroden gebunden ist, die ultimative Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen in einem Stromkreis dar. In diesem Zusammenhang haben
Experimente an Einzelmolekülkontakten interessante Transportphänomene enthüllt, wie transistor- oder diodenartiges Verhalten und negativen differentiellen Widerstand. Diese Transporteffekte ahmen die grundlegenden Funktionen von konventionellen Halbleiterbauelementen nach. Darüber hinaus besitzen Moleküle intrinsische Eigenschaften, die in Anwendungen münden, die molekulare Sensoren und Maschinen, Speicher- und Spintronik-Bauelemente, sowie Optoelektronik umfassen. Im Gegensatz zu starren Halbleiterbauelementen werden die Transporteigenschaften in molekularen Kontakten wegen ihrer geringen Größe und flexiblen Struktur stark durch das komplizierte Wechselspiel von Elektron- und Kernfreiheitsgraden (Schwingungsfreiheitsgraden) beeinflusst. Es ist eine zentrale Aufgabe im Gebiet der molekularen Elektronik, die Transportphänomene auf die Struktur und die Eigenschaften der Moleküle im Kontakt zurückzuführen. Theoretische Modellstudien erleichtern dabei das Verständnis dieses komplexen Nichtgleichgewichts-Transportproblems auf der Nanoskala. In diesen Studien wird die Analyse des mittleren Stroms durch die Untersuchung der Stromfluktuation ergänzt, um eine genauere Kenntnis über die zugrunde liegenden Transportprozesse und -mechanismen zu erhalten.
In dieser Doktorarbeit untersuchen wir Elektronentransport durch Einzelmolekülkontakte auf Basis von numerisch exakten Ergebnissen. Insbesondere konzentrieren wir uns auf Transportphänomene, die durch Elektron-Schwingungswechselwirkung hervorgerufen werden. Zu diesem Zweck entwickeln wir zwei Methoden im Rahmen der hierarchischen Quantenmastergleichungen (engl. hierachical quantum master equations, HQMEs), die sich durch die Behandlung der Elektron-Schwingungswechselwirkung unterscheiden. Dadurch decken sie ein großes Parameterspektrum ab, das sich vom nichtadiabatischen bis zum adiabatischen Regime erstreckt und sowohl resonanten als auch nichtresonanten Transport umfasst. Insbesondere zeigen wir, dass die Nichgleichgewichtsanregung der Schwingungsmode die Transporteigenschaften des Einzelmolekülkontakts erheblich beeinflusst, indem wir mit Ergebnissen vergleichen, bei denen die Schwingung im Gleichgewicht ist. Darüber hinaus erweitern wir die HQME Methode auf die Bestimmung der vollen Zählstatistik, die die Berechnung der höheren Stromkumulanten jenseits des mittleren Stromes erlaubt. Diese Erweiterung ist nicht auf die Beschreibung von schwingungsgekoppeltem Transport beschränkt, sondern kann auf alle Transportanordnungen angewendet werden, die innerhalb des HQME Formalismus behandelt werden können. Die numerisch exakten HQME Ergebnisse werden benutzt, um die Genauigkeit von Näherungsmethoden zu überprüfen, die auf einem Mastergleichungs- oder Nichtgleichgewichts-Greensfunktions-Formalismus basieren.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nichtgleichgewichtseffekte eine wichtige Rolle in einem großen Parameterbereich spielen, und somit bei der Beschreibung dieses Transportproblems nicht vernachlässigt werden können. Speziell im nichtresonanten Transportbereich analysieren wir das inelastische Kotunnelsignal für eine Schwingungsmode im vollen Nichtgleichgewicht. Dies zeigt ein komplexes Wechselspiel zwischen verschiedenen Transportprozessen sowie Abweichungen von der allgemein üblichen G0/2-Faustregel. Die inelastische Korrektur zum Rauschen zeigt auch starke Abweichungen von der Vorhersage für eine Schwingung im thermischen Gleichgewicht. Außerdem untersuchen wir, wie das Phänomen der Schwingungsinstabilität, unter dem man einen Anstieg der strominduzierten Schwingungsanregung mit abnehmender Elektron-Schwingungskopplung versteht, von der durch die Molekül-Elektrodenkopplung verursachten Niveau-Verbreiterung und von der durch die Temperatur hervorgerufenen Verbreiterung der Fermi Verteilung beeinflusst wird. Die für die ersten zwei Momente erzielten Ergebnisse legen nahe, dass die Schwingungsanregung im Grenzfall einer schwachen Elektron-Schwingungskopplung immer durch eine geometrische Verteilung beschrieben wird, was unser analytisches Näherungsergebnis bestätigt. Des Weiteren betrachten wir den Einfluss von Kotunneln auf lawinenartigen Transport im Bereich starker Elektron-Schwingungskopplung. Dabei finden wir Signaturen im Stromrauschen, die das komplexe Zusammenspiel von inelastischen Kotunnelprozessen und resonanten Lawinen widerspiegeln
Schwingungsgekoppelter Ladungstransport in Einzelmolekülkontakten
No full textDie Miniaturisierung elektronischer Schaltkreise ist eine vielversprechende Strategie, um sowohl ihre Effizienz als auch ihre Leistung zu verbessern. Da sich die physikalischen Abmessungen grundlegender Bauteile wie Transistoren allmählich der Größenordnung einiger weniger Moleküle annähern, könnten künftige Bauelemente direkt aus einem einzigen Molekül hergestellt werden, das an zwei makroskopische Elektroden angeschlossen ist. Das Wissen über den Ladungstransport in konventionellen Bauelementen kann jedoch nicht auf diese so genannten Einzelmolekülverbindungen übertragen werden, da sich die Kernkonfiguration des Moleküls als Reaktion auf transportbedingte Ladungsfluktuationen aufgrund seiner flexiblen Struktur ändern kann. Für die zukünftige Entwicklung funktionaler molekularer elektronischer Bauelemente ist es daher wichtig, die grundlegenden Transportmechanismen zu verstehen, die durch diese Kopplung zwischen Elektron und Schwingungs-Freiheitsgraden verursacht werden.In dieser Arbeit untersuchen wir den Ladungstransport durch Einzelmolekülverbindungen und konzentrieren uns dabei auf die Effekte, die durch die Wechselwirkung zwischen elektronischen und Schwingungs-Freiheitsgraden entstehen. Zu diesem Zweck verwenden wir zwei Transportmethoden: den perturbativen Born-Markov-Mastergleichungsansatz sowie den numerisch exakten Formalismus der hierarchischen Bewegungsgleichungen. Letztere Methode ist so formuliert, dass sie einen weiten Parameterbereich abdeckt, der von einer schwachen bis zu einer starken Elektron-Schwingungs-Kopplung reicht.In unseren Untersuchungen liegt der Schwerpunkt auf der numerisch exakten Behandlung des Ladungstransports jenseits der Born-Oppenheimer-Näherung. Unsere Untersuchungen zu diesen so genannten nichtadiabatischen Effekten zeigen eine Vielzahl von Transportphänomenen in einem weiten Parameterbereich. Für starke Elektron-Schwingungs-Kopplungen führt die Erhöhung der Spannung zu einem Mechanismus, der elektronische Zustände effektiv vom Ladungstransport entkoppelt. Andererseits können Systeme, die Jahn-Teller-Effekte aufweisen, im Szenario mittlerer Kopplung in einem nichtleitenden Zustand gefangen werden, was zu einer Stromblockade führt. Im Bereich der schwachen Kopplung, in dem Schwingungsinstabilitäten auftreten, ist die Schwingungsanregung besonders empfindlich gegenüber der Struktur der Elektronen-Schwingungs-Kopplung. Das erworbene Wissen über schwingungsgekoppelten Ladungstransport wird genutzt, um näherungsweise ein Modell für eine experimentelle Realisierung eines molekularen Kontakts abzuleiten und die auftretenden Transportprozesse zu identifizieren. Für ein Modellsystem mit bis zu zwei Schwingungsfreiheitsgraden kann eine überzeugende Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erzielt werden. Darüber hinaus gehen wir auf ein grundlegendes Problem der numerisch exakten Behandlung ein, nämlich den großen Bedarf an Rechenressourcen. Um dieses Problem zu überwinden, wird ein effizienter iterativer stationärer Löser vorgeschlagen, der mindestens eine Größenordnung schneller ist als herkömmliche Methoden.Reducing the size of electronic circuits is a promising strategy to enhance both their efficiency and performance. As the physical dimensions of fundamental components such as transistors gradually approach the scale of a few molecules, future devices could be manufactured directly by employing a single molecule contacted by two macroscopic electrodes. However, the knowledge of charge transport in conventional devices cannot be transferred to these so-called single-molecule junctions, as the nuclear configuration of the molecule may change in response to transport-induced charge fluctuations due to its flexible structure. For the future development of functional molecular electronic devices, it is thus essential to understand the fundamental transport mechanisms caused by this coupling of electronic and vibrational degrees of freedom.In this thesis, we investigate the charge transport through single-molecule junctions, focusing on the effects induced by the interaction of electronic and vibrational degrees of freedom. To this end, we employ two transport methods: the perturbative Born-Markov master equation approach as well as the numerically exact hierarchical equations of motion formalism. The latter methodology is formulated to cover a wide parameter regime, ranging from weak to strong electronic-vibrational coupling.In our investigations, the emphasis is on the numerically exact treatment of the charge transport beyond the Born-Oppenheimer approximation. Our studies on these so-called nonadiabatic effects reveal a variety of transport phenomena throughout a wide parameter range. For strong electronic-vibrational coupling strengths, increasing the bias voltage induces a mechanism that effectively decouples electronic states from charge transport. On the other hand, in the scenario of intermediate couplings, systems that exhibit Jahn-Teller effects can become trapped in a nonconducting state, resulting in a blockade of current. In the regime of weak coupling, where vibrational instabilities occur, the vibrational excitation is particularly sensitive to the structure of the electronic-vibrational coupling. The acquired knowledge on vibrationally coupled charge transport is utilized to derive an approximate model of an experimental realization of a molecular nanojunction and to identify the occurring transport processes. Convincing agreement between theory and experiment can be achieved for a model system that includes up to two vibrational degrees of freedom. Moreover, we address a fundamental problem of the numerically exact treatment, namely the large demand for computational resources. To overcome this issue, an efficient iterative steady-solver is proposed that is at least one order of magnitude faster than conventional methods
A Haldane-Anderson Hamiltonian Model for Hyperthermal Hydrogen Scattering from a Semiconductor Surface
No full textCollisions of atoms and molecules with metal surfaces create electronic excitations in the metal, leading to nonadiabatic energy dissipation, inelastic scattering, and sticking. Mixed quantum-classical molecular dynamics simulation methods, such as molecular dynamics with electronic friction, are able to capture nonadiabatic energy loss during dynamics at metal surfaces. Hydrogen atom scattering from semiconductors, on the other hand, exhibits strong adsorbate-surface energy transfer only when the projectile kinetic energy exceeds the bandgap of the substrate. Electronic friction fails to describe this effect. Here, we report a first-principles parameterization of a simple Haldane-Anderson Hamiltonian model of hydrogen atom gas-surface scattering on Ge(111), for which hyperthermal scattering experiments have been reported. We subsequently perform independent-electron surface hopping and Ehrenfest dynamics simulations on this model, and validate these results through numerically exact quantum-dynamical simulations using the hierarchical equation of motion approach. While mean-field dynamics yield weak nonadiabatic energy loss that is independent of the initial kinetic energy, independent electron surface hopping simulations qualitatively agree with the experimental observation that nonadiabatic energy dissipation only occurs if the initial kinetic energy exceeds the bandgap of the surface
Ladungstransport in Kohlenstoff-basierten Nanostrukturen
Full text linkOrganic electronics is a seminal technology of our time. It aims at the fabrication of electronic devices based on conductive, carbon-based materials,
which in comparison to conventional semiconductors like silicon exhibit advantages such as low-cost production and simple processing.
To further improve the performance and the capacities of the devices, nanotechnology pursues the miniaturization of the electronic circuits to reach the nanoscale.
This area of electronics, where the circuits consist of components on the molecular scale, is commonly subsumed under the term molecular electronics.
In the smallest electric circuits, so-called single-molecule junctions, a single molecule is contacted by electrodes.
A main task in the field of organic nanoelectronics is the characterization of the conductivity of the materials.
This includes the investigation of charge transport mechanisms in non-equilibrium at the atomic scale, where quantum effects become relevant.
The structures to be investigated represent quantum mechanical many-body systems,
the electronic parameters of which are determined using electronic structure calculation methods.
Based on these parameters, transport theories are employed, which take into account quantum effects resulting from the wave nature of the charge carriers.
In this thesis, we study two specific architectures from the fields of organic and of molecular electronics. As an example for a novel device containing a
single molecule as main component, a nanojunction is considered, where two graphene sheets are connected by a molecule.
The transport properties of the graphene-molecule junctions are investigated employing density functional theory electronic structure calculations and the Landauer theory for coherent transport.
Moreover, we investigate field-effect transistors containing self-assembled monolayers (SAMs) of different carbon-based, multifunctional molecules.
The structure of the SAMs is characterized with molecular dynamics simulations,
while the electronic structure is determined using semiempirical molecular orbital theory.
Hole and electron transport in the SAMs is discussed using Landauer theory as well as a time-dependent transport approach based on non-equilibrium Green's functions and density matrix theory.
Our calculations reveal the influence of the outstanding properties of graphene,
the novel 2D allotrope of carbon, on the transport properties of single-molecule junctions with graphene electrodes.
Specifically, the electronic states localized on the zigzag-terminated edges of the graphene electrodes can give a significant contribution to the conductance of a graphene-molecule junction.
Thereby, we find that the conductivity may be strongly influenced by the type of binding between the molecule and the electrodes.
Moreover, a comparison with experimental transport characteristics of single-molecule junctions with graphene electrodes
reveals the role of symmetries of the molecular bridge.
In the SAMs, which are larger and more disordered molecular systems, the conductivity depends crucially on the morphology, in agreement with experimental results.
Thermal fluctuations have a strong impact on the electronic structure of the SAMs.
While sequential transport processes resulting from the dynamic disorder are not properly described within Landauer theory,
the time-dependent transport approach takes into account these effects, leading to currents of a higher magnitude.
Also, it gives insight into the population dynamics of the electronic states in the SAMs.Die organische Elektronik ist eine zukunftsträchtige Technologie unserer Zeit.
Sie zielt auf die Fertigung von elektronischen Bauteilen aus leitenden, kohlenstoffbasierten Materialien,
die im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitern wie Silizium Vorteile wie eine kostengünstige Herstellung und einfache Verarbeitung aufweisen.
Um die Leistungsfähigkeit und die Kapazitäten der Bauteile weiter zu verbessern, wird in der Nanotechnologie außerdem das Prinzip der Miniaturisierung verfolgt,
d.h. es werden Schaltkreise bis in den Nanometerbereich verkleinert.
Dieser Bereich der Elektronik, in dem die Schaltkreise aus Elementen auf molekularer Skala bestehen, wird unter dem Begriff Molekularelektronik zusammengefasst.
In den kleinstmöglichen Bauteilen, sogenannten Einzelmolekülkontakten, wird dabei ein einzelnes Molekül von Elektroden kontaktiert.
Ein wichtiger Bestandteil der organischen Nanoelektronik ist die Charakterisierung der Leitfähigkeit der Materialien.
Dies beinhaltet vor allem die Untersuchung von Ladungstransportmechanismen im Nichtgleichgewicht auf der atomaren Skala, wo Quantenphänomene relevant werden.
Die zu untersuchenden Strukturen repräsentieren quantenmechanische Vielteilchensysteme,
deren elektronische Eigenschaften durch numerische Elektronenstrukturmethoden bestimmt werden.
Basierend auf diesen Parametern können Transporttheorien angewandt werden,
welche quantenmechanische Effekte, die aus der Wellennatur der Ladungsträger resultieren, mit einschließen.
In dieser Arbeit werden die Transporteigenschaften zweier spezifischer Architekturen aus dem Bereich der organischen und molekularen Elektronik untersucht.
Als Beispiel für ein neuartiges Bauteil, das als Hauptkomponente einen Einzelmolekülkontakt enthält, wird ein Nanokontakt betrachtet,
bei dem zwei Graphenelektroden durch ein Molekül kontaktiert werden.
Die Transporteigenschaften des Graphen-Molekülkontakts werden mit Hilfe von Elektronenstrukturrechnungen basierend auf Dichtefunktionaltheorie, und dem Landauerformalismus für kohärenten Transport beschrieben.
Weiterhin untersuchen wir Feldeffekttransistoren, die selbstorganisierende Monolagen (engl. self-assembled monolayers, SAMs) enthalten,
welche durch self-assembly verschiedener kohlenstoffbasierter, multifunktioneller Moleküle hergestellt werden.
Die Struktur der SAMs wird durch semiempirische Molekülorbitaltheorie bestimmt. Elektronen- und Lochtransport in den SAMs wird diskutiert,
wobei der Landauerformalismus sowie ein zeitabhängiger Transportansatz basierend auf Nichtgleichgewichts-Greensfunktionen und Dichtematrixtheorie verwendet werden.
Unsere Ergebnisse zeigen den Einfluss auf, den die intrinsischen Eigenschaften des neuartigen 2D-Kohlenstoffallotrops Graphen auf die Transporteigenschaften von Graphen-Einzelmolekülkontakten haben.
Im Besonderen elektronische Zustände, die auf den zigzag-terminierten Rändern der Graphenelektroden lokalisiert sind,
können zu einem signifikanten Beitrag zur Leitfähigkeit im Bereich kleiner Spannungen führen.
Dabei wird die Leitfähigkeit durch die Art der Bindung beinflusst.
Des Weiteren liefert ein Vergleich mit experimentellen
Transportcharakteristiken eines Einzelmolekülkontakts mit Graphenelektroden Aufschluss über die Rolle der Symmetrie der molekularen Brücke.
In den SAMs, die deutlich größer sind und eine strukturelle Unordnung aufweisen,
spielt die Anordnung der Moleküle eine entscheidende Rolle für die Leitfähigkeit der Schicht, was ebenfalls in Übereinstimmung mit Experimenten steht.
Die thermische Bewegung in den SAMs hat einen starken Einfluss auf deren elektronische Struktur.
Während die aus der dynamischen Unordnung resultierenden sequentiellen Transportprozesse innerhalb des Landauerformalismus nicht berücksichtigt werden,
liefert der zeitabhängige Formalismus eine korrekte Beschreibung dieser Mechanismen und deshalb höhere Stromwerte.
Gleichzeitig erhalten wir Einblick in die Ladungsdynamik der elektronischen Zustände der SAMs
Schwingungsgekoppelter Elektronentransport durch Einzelmolekülkontakte
Full text linkSingle-molecule junctions are among the smallest electric circuits. They consist of a molecule that is bound to a left and a right electrode. With such a molecular nanocontact, the flow of electrical currents through a single molecule can be studied and controlled. Experiments on single-molecule junctions show that a single molecule carries electrical currents that can even be in the microampere regime. Thereby, a number of transport phenomena have been observed, such as, for example, diode- or transistor-like behavior, negative differential resistance and conductance switching. An objective of this field, which is commonly referred to as molecular electronics, is to relate these transport phenomena to the properties of the molecule in the contact. To this end, theoretical model calculations are employed, which facilitate an understanding of the underlying transport processes and mechanisms. Thereby, one has to take into account that molecules are flexible structures, which respond to a change of their charge state by a profound reorganization of their geometrical structure or may even dissociate. It is thus important to understand the interrelation between the vibrational degrees of freedom of a single-molecule junction and the electrical current flowing through the contact. In this thesis, we investigate vibrational effects in electron transport through single-molecule junctions. For these studies, we calculate and analyze transport characteristics of both generic and first-principles based model systems of a molecular contact. To this end, we employ a master equation and a nonequilibrium Green's function approach. Both methods are suitable to describe this nonequilibrium transport problem and treat the interactions of the tunneling electrons on the molecular bridge non-perturbatively. This is particularly important with respect to the vibrational degrees of freedom, which may strongly interact with the tunneling electrons. We show in detail that the resulting vibrational effects have a profound influence on the transport characteristics of a single-molecule contact and play therefore a fundamental role in this transport problem. Our findings demonstrate that vibrationally coupled electron transport through a molecular junction involves two types of processes: i) transport processes, where an electron tunnels through the molecular bridge from one lead to the other, and ii) electron-hole pair creation processes, where an electron tunnels from one of the leads onto the molecular bridge and back to the same lead again. Transport processes directly contribute to the electrical current flowing through a molecular contact and involve both excitation and deexcitation processes of the vibrational modes of the junction. Electron-hole pair creation processes do not directly contribute to the electrical current and typically involve only deexcitation processes. Nevertheless, they constitute a cooling mechanism for the vibrational modes of a single-molecule junction that is as important as cooling by transport processes. As the level of vibrational excitation determines the efficiency of electron transport processes, they have an indirect influence on the electrical current flowing through the junction. As we show, however, this influence can be substantial, in particular, if the molecule is coupled asymmetrically to the leads. Accounting for all these processes and their complex interrelationship, we analyze a number of intriguing transport phenomena, including rectification, negative differential resistance, anomalous peak broadening, mode-selective vibrational excitation and vibrationally induced decoherence. Moreover, we show that higher levels of vibrational excitation are obtained for weaker electronic-vibrational coupling. Thus, based on physical grounds, we establish a relation between the weak electronic-vibrational coupling limit and the limit of large bias voltages, where the level of vibrational excitation in a molecular junction increases indefinitely.Einzelmolekülkontakte gehören zu den kleinsten elektrischen Schaltungen. Sie bestehen aus einem Molekül, das an zwei Elektroden gebunden ist. Mit Hilfe eines solchen molekularen Nanokontakts kann der Fluss elektrischer Ströme durch ein einzelnes Molekül studiert und kontrolliert werden. Experimente an Einzelmolekülkontakten zeigen, dass ein einzelnes Molekül elektrische Ströme leitet, die sogar im Mikroamperebereich liegen können. Hierbei wurde eine Vielzahl von Transportphänomenen nachgewiesen, die denen in einer Diode oder in einem Transistor ähnlich sind, aber auch negative differenzielle Leitwerte und das Schalten zwischen verschiedenen Leitungszuständen umfassen. Eine zentrale Aufgabenstellung dieses Gebietes, das als molekulare Elektronik bezeichnet wird, ist es, diese Transportphänomene auf die Eigenschaften des kontaktierten Moleküls zurückzuführen. Theoretische Modellrechnungen dienen dabei dem Verständnis der relevanten Transportprozesse und -mechanismen. In diesen Rechnungen muss jedoch berücksichtigt werden, dass Moleküle flexible Strukturen darstellen, die auf eine Änderung ihres Ladunszustandes reagieren, indem sich ihre Geometrie ändert oder indem sie dissoziieren. Deswegen ist es wichtig, das Wechselspiel zwischen den Schwingungsfreiheitsgraden eines Einzelmolekülkontakts und dem elektrischen Strom, der durch den Kontakt fließt, zu verstehen. In dieser Doktorarbeit untersuchen wir die Rolle von Schwingungseffekten im Elektronentransport duch Einzelmolekülkontakte. Dafür berechnen und analysieren wir die Transporteigenschaften von Einzelmolekülkontakten mit Hilfe von generischen Modellen sowie von Modellen, deren Parameter mit Hilfe von first-principles-Methoden bestimmt wurden. Zur Berechnung dieser Transporteigenschaften verwenden wir dabei einen Mastergleichungs- und einen Nichtgleichgewichtsgreensfunktionsformalismus. Beide Methoden sind dazu geeignet Nichtgleichgewichtssysteme zu beschreiben und behandeln die Wechselwirkungen der tunnelnden Elektronen auf der molekularen Brücke nicht-störungstheoretisch. Das ist besonders hinsichtlich der Wechselwirkung der tunnelnden Elektronen mit den Schwingungsfreiheitsgraden des molekularen Kontakts von Bedeutung. Wie wir im Detail aufzeigen, können die resultierenden Schwingungseffekte die Transporteigenschaften eines Einzelmolekülkontakts stark beeinflussen und sind deshalb von grundlegendem Interesse. Unsere Ergebnisse zeigen, dass schwingungsgekoppelter Elektronentransport durch einen Einzelmolekülkontakt im Wesentlichen durch zwei Arten von Prozessen bestimmt ist: i) Transportprozesse, bei denen ein Elektron durch den molekularen Kontakt von einer Elektrode zur anderen tunnelt, und ii) Elektron-Loch-Paarerzeugungsprozesse, bei denen ein Elektron von einer der Elektroden auf die molekulare Brücke tunnelt und wieder zu derselben Elektrode zurückkehrt. Transportprozesse tragen direkt zum elektrischen Strom bei, der durch den molekularen Kontakt fließt. Dabei können die Schwingungsfreiheitsgrade angeregt oder abgeregt werden. Elektron-Loch-Paarerzeugungsprozesse tragen nicht direkt zum Elektronentransport durch einen molekularen Kontakt bei. Sie laufen in der Regel nur durch die Abregung von Schwingungsfreiheitsgraden ab. Dadurch leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Kühlung der Schwingungsfreiheitsgrade eines Einzelmolekülkontakts, der ebenso wichtig ist wie der Beitrag transportinduzierter Prozesse. Da die An- bzw. Abregung von Schwingungsfreiheitsgraden die Effizienz von Transportprozessen beeinflusst, üben Elektron-Loch-Paarerzeugungsprozesse einen indirekten Einfluss auf den elektrischen Strom aus, der durch den Kontakt fließt. Wir zeigen, dass dieser Einfluss trotzdem substanziell sein kann, vor allem in Kontakten, in denen das Molekül asymmetrisch an die Elektroden gebunden ist. Eine Vielzahl von Transporteigenschaften und -phänomenen kann auf diese Prozesse und deren komplexes Wechselspiel zurückgeführt werden. Dazu gehören zum Beispiel die Gleichrichtung von elektrischen Strömen, negative elektrische Widerstände, anormal breite Resonanzen im differenziellen Leitwert eines Einzelmolekülkontakts, die Möglichkeit modenselektiver Anregungen und schwingungsinduzierte Dekohärenz. Darüber hinaus erklären wir die physikalischen Gründe dafür, dass eine stärkere Schwingungsanregung mit einer schwächeren Kopplung zwischen elektronischen und Schwingungsfreiheitsgraden zusammenhängt. Damit kann ein Zusammenhang zwischen dem Grenzwert einer veschwindenden Elektron-Schwingungs-Kopplung und dem Grenzwert hoher Spannungen hergestellt werden, in dem der Anregungsgrad der Schwingungsmoden eines Einzelmolekülkontakts unbegrenzt anwächst
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
- …
