Ratscheneffekt in supraleitenden Filmen, Josephson-Kontakten und Quanteninterferometern

21.03.2002 bis 03.01.2007

In Systemen mit periodischem Potential ohne Reflexionssymmetrie ("Ratschen-Potential") kann gerichtete Bewegung entstehen, ohne dass eine gerichtete äußere Kraft einwirkt. Dieser "Ratscheneffekt" kommt als Mechanismus für effektive Teilchenseparation oder für den Antrieb 'molekularer Motoren' in biologischen Systemen in Frage. Je nach Art des Potentials und einer im zeitlichen Mittel verschwindenden, deterministischen oder stochastischen äußeren Kraft, kann der Transport in Ratschen-Systemen vielfältige Formen annehmen.

Der Teilchencharakter von magnetischen Abrikosov-Flußquanten in massiven Supraleitern bzw. Josephson-Fluxonen in supraleitenden Josephson-Kontakten, und die Periodizität der Josephson-Kopplungsenergie bieten ausgezeichnete Voraussetzungen für die experimentelle Realisierung und Untersuchung von Ratschen. Im Forschungsvorhaben werden Supraleiter-Ratschen aus Quanteninterferometern (SQUIDs), aus ringförmigen Josephson-Kontakten und aus Dünnfilmen mit künstlichen Haftzentren für Flussquantenverankerung hergestellt und untersucht, sowohl im Experiment als auch anhand numerischer Simulationsrechnungen. Wesentliches Ziel ist die experimentelle Überprüfung theoretischer Modelle zum Ratscheneffekt, unter unterschiedlichsten Bedingungen. Daraus sollen auch neue Erkenntnisse über die Natur des Ratscheneekts erzielt werden, die bislang theoretischen Arbeiten nicht zugänglich waren. Zudem soll untersucht werden inwiefern Ratscheneekte für Anwendungen von Bauelementen in der Supraleitungselektronik in Frage kommen.