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我们报告了纳米尺度导体中电子闪烁噪声的量子形式，其中包含有价值的
量子输运的信息。这种噪声在原子和分子连接中被实验识别
从理论上分析了由于波动散射体引起的量子干涉。利用电导，射击
噪声和闪烁噪声测量，我们表明所揭示的量子闪烁噪声唯一地依赖于
传输通道的分布，这是量子导体的一个关键特征。此依赖项打开
闪烁噪声作为量子导体基本特性诊断探针的应用之门
以及多体量子效应，到目前为止，这一作用是由实验上较难实现的
散粒噪声。

通过原子自旋晶格动力学模拟和电子输运的相对论从头计算的结合，我们阐明了在低温条件(4.2 K)下由断裂结实验产生的镍纳米接触中无法解释的电测量。我们在电导计算中实现了自洽场后修正，以解释自旋-轨道耦合和自旋晶格动力学导致的自旋非线性。我们发现横向磁畴壁优先在(111)面向面心立方镍原子大小的接触中形成，并形成拉长的收缩，从而增强单个畴壁磁电阻。我们的计算表明，围绕先验均匀磁化镍纳米触点的电导的模糊性可以追溯到纳米触点的晶体学方向，而不是自发形成的磁畴壁“钉”在它们最窄的地方。

关键的自旋输运现象，包括磁阻和自旋传递转矩，在没有自旋极化电流的情况下无法激活，在自旋极化电流中，一个电子自旋占主导地位。在纳米尺度，现代自旋电子学的相关长度尺度，自旋电流的产生相当有限，这是由于铁磁电极中自旋极化较差的前沿态的不必要贡献，或者由于自旋-轨道相互作用和磁场的有效自旋分裂，长度尺度太短。在这里，我们展示了自旋极化电流可以在银-钒烯-银单分子结中产生，没有磁性成分或磁场。在某些情况下，测量的自旋电流接近理想弹道自旋输运的极限。将电导和射击噪声测量与详细计算进行比较，揭示了一种基于自旋依赖量子干涉的机制，该机制产生了非常有效的自旋滤波。我们的发现为基于量子干涉的纳米级自旋电子学铺平了道路，具有对退相干效应的低敏感性和使用非磁性材料的自由的优点。

自从一个世纪前(1-3)发现电子热噪声和射击噪声以来，这些形式的基本噪声对科学技术研究和应用产生了巨大的影响。它们可以用来探测量子效应和热力学量(4-11)，但它们在电子设备中也被认为是不可取的，因为它们会模糊目标信号。电子热噪声是在有限(非零)温度下的平衡状态下产生的，而电子射击噪声是非平衡电流噪声，是由传入电子的部分传输和反射(分区)产生的(8)。到目前为止，抛丸噪声是由电压刺激的，或者直接施加(8)，或者由辐射激活(12,13)。在这里，我们报告了由纳米级导体之间的温差产生的基本电子噪声的测量，我们称之为“delta-T噪声”。我们实验证明了这种噪声在原子和分子结，并从理论上分析它使用兰道尔形式(8,14)。我们的研究结果表明，delta-T噪声不同于热噪声和电压激活射击噪声(8)。像热噪声一样，它有一个纯热的起源，但是t噪声只在平衡状态下产生。Delta-T噪声与标准shot噪声具有相同的分区来源，但被不同的刺激所激活。我们推断，delta-T噪声与热噪声相结合可以用于检测纳米级导体之间的温差，而不需要制造复杂的局部探针。 Thus it can greatly facilitate the study of heat transport at the nanoscale. In the context of modern electronics, temperature differences are often generated unintentionally across electronic components. Taking into account the contribution of delta-T noise in these cases is likely to be essential for the design of efficient nanoscale electronics at the quantum limit.

揭示金属-分子界面的电子传输机制对于各种分子基器件具有重要意义。理解这些机制的一个关键方法是基于分子结中电导与分子长度的研究。然而，以前的工作主要集中在低电导下由相干隧穿或跳变控制的输运上。在这里，我们研究了金属-分子-金属界面电导的上限。使用基于寡烯的高导电单分子结，随着长度的增加，我们发现电导饱和在一个上限，在那里它与分子长度无关。借助两个原型系统，其中分子被Ag或Pt电极接触，我们发现了两种不同的可能的电导饱和起源。结果可以用一个直观的模型来解释，并由从头计算来支持。我们的发现揭示了在高透射极限下限制金属-分子界面电导的机制。

振动介导的近藤效应在过去十年中引起了相当大的理论兴趣。然而，由于缺乏广泛的实验证明，这一现象的细节没有得到解决。在这里，我们分析了机械拉伸过程中分子连接中振动介导的近藤效应的演变。上述分析揭示了Kondo和非弹性运移的不同贡献。

单个电子与振动的相互作用已被广泛研究。然而，电子-振动相互作用的性质存在多体电子相关性，如近藤态尚未充分研究。在这里，我们介绍了一个铜-酞菁分子的输运测量，在断裂结设置中悬浮在两个银电极之间。我们的测量显示了零偏置和卫星电导峰值，它们被确定为具有相似近藤温度的近藤共振。卫星峰与电子-振动相互作用的关系是用几个独立的光谱指示和从头计算来证实的。进一步的分析表明，在近藤共振的存在下，振动诱导的非弹性电流的贡献是显著的。

在具有单一传导通道的原子尺度结中，电子-振动相互作用的影响在理论和实验上得到了广泛的研究。然而，具有多个传导通道的连接的更普遍的情况很少受到关注。在这里，我们研究了多通道分子结中的电子-振动相互作用，这些分子结是通过在铂电极之间引入苯或二氧化碳形成的。结合炮点噪声和微分电导测量，从传导通道分布的角度分析了振动激活对电导的影响。根据接头拉伸时振动能量的位移，我们确定了具有横向对称和纵向对称的振动模式。根据对称的考虑，不同振动模式的检测归因于不同传导通道的有效振动耦合。虽然我们的大多数观察结果可以从单个传导通道的理论模型中解释，但在高电导值下，由电子-振动相互作用诱导的电导增强的出现表明了意外的高电子-振动耦合或通道间散射。

我们报告了使用开尔文探针力显微镜对掺杂有机薄膜晶体管的高分辨率电子测量。对由N,N-I-二苯基- N,N-I-双(1-萘基)-1,1(I)-联苯-4,4(I)-二胺p掺杂四氟-四氰醌二甲烷制成的场效应晶体管进行的测量使我们能够确定掺杂诱导态密度的丰富结构。此外，掺杂过程仅轻微改变费米能量位置相对于最高占据的分子轨道水平中心。这种温和的变化可以用两种对费米能量位置的反向作用来解释:掺杂诱导的附加电荷和态密度的扩大。

我们使用高横向分辨率开尔文探针力显微镜研究了未掺杂和掺杂非晶有机薄膜中空穴输运的态密度(DOS)。测量是在由N,N- i -二苯基-N, N- i -双(1-萘基)-1,10-联苯-4,4(II)-二胺未掺杂或p掺杂四氟四氰醌二甲烷制成的场效应晶体管上进行的。我们确定了未掺杂材料的DOS结构，包括一个与不同表面电位区域之间的界面有关的异常峰，掺杂诱导的DOS展宽，以及掺杂诱导的主DOS分布上的尖峰。