Institut für Physikalische Chemie, Universität Karlsruhe

Die Lokalisierung von Elektronen, d.h. ihre Bindung auf einen beschränkten Raumbereich innerhalb des untersuchten Systems, kann durch eine Reihe verschiedener Mechanismen verursacht werden.

In makroskopischen Systemen sind hier zu nennen Lokalisierung durch Unordnung (Anderson-Lokalisierung) oder durch elektronische Korrelationen (Mott-Hubbard-Lokalisierung). Metall-Isolator-Übergänge können auch durch Elektron-Phonon-Wechselwirkung hervorgerufen werden (Peierls-Übergang).

In mikroskopischen (eher: "nanoskopischen") Systemen, z.B. Clustern, die nur aus 10 bis 10³ Atomen bestehen, ist zu unterscheiden einerseits zwischen der Lokalisierung von Elektronen in einem bestimmten Bereich innerhalb eines Clusters, die durch elektronische Korrelationen zustande kommen kann, und - in Clusterverbindungen mit periodischer Anordnung von Clustern - der Lokalisierung von Elektronen auf einem Cluster andererseits, wobei der Transport zwischen Clustern z.B. durch Tunnelbarrieren und/oder Coulombblockade behindert wird.

Mesoskopische Systeme, d.h. Festkörper mit Abmessungen im Nanometerbereich, stellen vorzügliche Modellsysteme dar, an denen kontrolliert Tunnelbarrieren oder Stärke der Coulombblockade (durch Steuerung der Kapazität) variiert werden können. In diesen Systemen lassen sich auch Quantenphänomene im Transport, z.B. Interferenz von Elektronen, untersuchen.