Thermodynamik der Nanosysteme fern vom thermischen Gleichgewicht

• Antragsteller: Professor Dr. Eric Lutz
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212221307

Das Projekt zielt darauf ab die thermodynamischen Eigenschaften von Nanosystemen fern des Gleichgewichts zu untersuchen. Im Gegensatz zur makroskopischen Thermodynamik spielen auf diesen kleinen Längenskalen sowohl thermische als auch quantenmechanischen Fluktuationen eine essentielle Rolle. Die Hauptsätze der Thermodynamik müssen daher verallgemeinert werden, um die fluktuierenden Eigenschaften vollständig zu beschreiben. Das Projekt besteht aus zwei sich ergänzenden Teilprojekten, die neue Einblicke liefern sollen, wie man Nanomaschinen fern vom Gleichgewicht konstruiert, charakterisiert und kontrolliert. Für das erste Teilprojekt planen wir einen neuen Typ von thermodynamischen Transformationen zu erforschen. Diese sollen von quantenmechanischen Messungen und nicht von externen, zeitabhängigen Parametern getrieben werden. Ziel ist es messungsgetriebene Maschinen zu entwerfen. Wir beabsichtigen für diese Prozesse die thermodynamischen Hauptsätze herzuleiten, deren Fluktuationstheoreme fern vom Gleichgewicht zu erhalten und die Leistungsfähigkeit solcher Maschinen zu untersuchen. Das zweite Teilprojekt wird sich mit dem Studium von Informationsübertragung in getriebenen Quantenkanälen beschäftigen. Insbesondere die Frage nach einem Erhöhen der Kommunikationsrate mit Hilfe von Nichtgleichgewichts- und Quanteneffekten soll beantwortet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen