Jörg Schmalian

Ich hoffe, dass Ihnen diese Ausführungen ein wenig geholfen haben zu ver-
stehen, was uns umtreibt und wohin wir mit unserer Forschung zielen. Wen es
interessiert, dem empfehle ich unsere im Sommer 2020 überarbeitete Homepage
www.krossing-group.de.

Jörg Schmalian
„Hydrodynamische Elektronik"1
Gesamtsitzung am 24. Oktober 2020

Die Hydrodynamik ist der älteste und erfolgreichste theoretische Formalismus
zur Beschreibung der kollektiven Bewegung stark wechselwirkender Teilchen.
Hydrodynamik findet seit jeher Anwendung, um eine breite Palette von Syste-
men zu beschreiben, von Wasser bis zu interstellarer Materie. Fortschritte in der
Mikrostrukturierung ultrareiner Materialien haben während der letzten Jahre das
Forschungsgebiet der hydrodynamischen Elektronik ins Leben gerufen. Meh-
rere kreative Experimente im Bereich der Nanoelektronik demonstrierten, dass
Elektronen in Festkörpern sich hydrodynamisch verhalten können. Insbesondere
zeigt die Beobachtung des sogenannten „super-ballistischen“ Transports, dass der
kollektive Fluss von Ladungsträgern effektiver sein kann als die übliche diffuse
oder ballistische Bewegung der Einzel-
teilchen.
Historischer Überblick. Unsere
Gesellschaft ist ohne die Beherrschung
der Wasserkraft nicht vorstellbar. Der
Beginn der menschlichen Zivilisati-
on geht auf Hochkulturen zurück, die
sich an Flüssen und Flussmündun-
gen entwickelten. Seither kontrollie-


ren Menschen die Wasserströme, um
Trinkwasser zu gewinnen, Bewässe-
rungsanlagen zu entwickeln und künst-
liche Wasserwege zur Beförderung von
Personen und Gütern zu konstruieren.

Abb. 1: Der Fluss von Elektronen in Festkörpern
von hoher Reinheit kann mit den Konzepten der
Hydrodynamik erreicht werden, die ursprünglich
zum Verständnis des Strömungsverhaltens von
Gewässern, ähnlich der Aare am Thuner See,
entwickelt wurden.

1 Der Text entstand in der Zusammenarbeit mit Boris N. Narozhny (Institut für Theorie
der Kondensierten Materie, Karlsruher Institut für Technologie), Igor V Gornyi (Institut
für Theorie der Kondensierten Materie, Institut für Quantenmaterialien und Technologien,
Karlsruher Institut für Technologie) und Alexander D. Mirlin (Institut für Theorie der Kon-
densierten Materie, Institut für Quantenmaterialicn und Technologien, Karlsruher Institut für
Technologie)

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