Physics of Quantum Rings

Niedrigdimensionale Elektronensys­teme haben längst den Weg in den Alltag gefunden: Quantenpunkte dienen als brillante anorganische Leuchtstoffe in Bildschirmen, Quanten­drähte haben unser physikalisches Verständnis von Widerstand und Leitfähigkeit revolutioniert, und zweidimensionale Elektronengase verrichten in Computerchips und maßgeschneiderten Halbleiterlasern ihren Dienst.

Dass die inzwischen traditionelle Einteilung in 3-, 2-, 1- oder 0-dimensionale Systeme nicht so umfassend ist, wie sie scheint, zeigen Herausgeber Vladimir Fomin und Koautoren beeindruckend in ihrem Buch, das nun in zweiter Auflage erschienen ist. Denn im Gegensatz zu den erwähnten Systemen sind Quantenringe im mathematischen Sinne nicht einfach zusammenhängend. Und schon die Frage, ob es sich dabei um einen zum Ring geschlossenen Quantendraht handelt oder um einen Quantenpunkt, aus dem das Innere herausgeschnitten ist, zeigt, wie vielfältig und neu die Physik ist, die Quantenringe bieten.

Auch in der Neuauflage beleuchten die zahlreichen Autoren das Thema aus unterschiedlichen Perspektiven: von materialwissenschaftlichen Aspekten des Wachstums von Quantenringen über deren optische und elektronische Charakterisierung bis hin zu theoretischen Studien an exotischen Topologien, wie Möbius-Streifen. Die neue Einteilung in vier Abschnitte (Topology-driven Effects, Fabrication and Characterization, Optical Aharonov-Bohm Effect, Theory) ist gelungen.

Erfreulich sind die neu hinzugekommenen Kapitel, die sich mit aktuellen Entwicklungen beschäftigen und Themen wie THz-Spektroskopie oder 2D-Materialien aufgreifen. Allerdings ist bedauerlich, dass dadurch mehrere Kapitel der Erstauflage herausfallen mussten, die sicher noch nicht ver­altet sind. Schade ist auch, dass litho­graphisch definierte Ringe, die in Bezug auf die gewünschte Geometrie die größte Flexibilität bieten, nur am Rande vorkommen.

Das Buch ist sicher keine leichte Lektüre. Fortgeschrittenen Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die sich in großer Breite und Tiefe in das Thema einarbeiten wollen, bietet diese Sammlung von Übersichtsartikeln jedoch umfangreiches Material, das zeigt, dass auch jenseits von Punkt, Linie und Fläche noch „viel Platz dort unten“ ist.

Prof. Dr. Axel Lorke, Universität Duisburg-Essen