Hard chrome exhibit hardness of about 70 HRC and lubricity that prevents seizing and galling and is therefore the common first choice for engineers to reduce friction and minimize wear. These properties enable engineering applications such as cutting and drilling, especially in manufacturing, production and consumer good industries. Hard chrome has a wide set of functions as being decorative, corrosion resistant and ease cleaning procedures. Hence, electroplating is a common process to synthesize hard chrome butthis process is banned by EU due to the rise of hazardous components. However, the need for alternative material is at rise but, fundamental issues for hard chrome are yet to be solved. The purpose of the work is to develop atomic structures for two systems using different programs such as OpenMX, VESTA and Ovito. The goal is to identify atomic wear mechanisms of hard chrome in an ideal system (Al2O3- Cr) and a real system (Al2O3 - Cr2O3) using density functional theory (DFT). These two systems are analyzed since every surface oxidises in air (real system) and under increased mechanical loads the pristine surface of hard chrome (ideal system) can be exposed to the counter body (Al2O3). DFT based molecular dynamics simulations are carried out at a temperature of 300 K and a sliding speed of 10 ms−1. The simulation interval is 0-15000 fs and radial distribution function (RDF) is employed to analyse the atomic wear mechanisms. Both systems start to show adhesive wear due to amorphization, mixed with signs of abrasive wear on the atomic scale. The systems are further analyzed using electron density distribution (EDD), that plots electronic structures enhancing the analyse of different type of bondstaking place. The bulk structures mainly show covalent bonds with ionic and metallic bonds less represented. Furthermore, same observations have been made for the interfaces of the ideal and real system. / Hårdkrom uppvisar hårdhet på ungefär 70 HRC och en smörjförmåga som förhindrar nötning och är därför det vanliga första valet för ingenjörer att minska friktionen och minimera slitaget. Dessa egenskaper möjliggör tekniska tillämpningar, såsom skärning och borrning, särskilt inom tillverknings, produktions och konsumentvaruindustrin. Hårdkrom har ett brett användningsområde och flera egenskaper såsom att vara dekorativ, korrosionsbeständig och underlätta rengöringsprocedurer. Därav är galvanisering en vanlig process för att syntetisera hårdkrom, men denna process är förbjuden av EU på grund av utsläpp av farliga komponenter. Behovet av alternativt material är vid uppgång men, de grundläggande problemen för hård krom är ännu inte lösta. Syftet med arbetet är att ta fram atom strukturer för två system med hjälp av olika program, såsom OpenMX, VESTA och Ovito. Målet är att identifiera vilken typ av nötning som sker på hårdkrom i ett idealt system (Al2O3- Cr) och i ett verkligt system (Al2O3- Cr2O3) genom att använda täthetsfunktionalteorin (DFT). Dessa två system analyseras eftersom varje yta oxiderar i luften (verkligt system) och under ökade mekaniska belastningar kan den orörda ytan av hårtkrom (idealiskt system) exponeras för motkroppen (Al2O3). DFT simuleringar är skapade med en temperatur på 300 K och en glidningshastighet på 10 ms−1. Simulerings intervallet är från 0-15000 fs och med hjälp av radiell fördelningsfunktion (RDF) analyseras de atomiska nötnings mekanismerna. Båda systemen börjar visa adhesiv nötning på grund av amorfisering, samt ett tecken på abrasiv nötning på en atomisk skala. Systemen analyseras vidare med användning av elektrondensitetsfördelning (EDD) som plottar elektroniska strukturer vilket förbättrar analysen av olika typer av bindningar som äger rum. Bulkstrukturerna visar huvudsaklig en kovalent bindning med joniska och metalliska bindningar mindre representerade. Samma observationer har gjorts för gränssnitten mellan det ideala och verkliga systemet.

Following the intensive development of isolated (i.e., not coupled with on-chip waveguide) vertically rolled-up microtube ring resonators (VRU-MRRs) for both active and passive applications, a variety of microtube-based devices has been realized. These include microcavity lasers, optical sensors, directional couplers, and active elements in lab-on-a-chip devices. To provide more advanced and complex functionality, the focus of tubular geometry research is now shifting toward (i) refined vertical light transfer in 3D stacks of multiple photonic layers and (ii) to make microfluidic cooling system in the integrated optoelectronic system. Based on this motivation, this PhD research is devoted to the demonstration and the implementation of monolithic integration of VRU-MRRs with photonic waveguides for 3D photonic integration and their optofluidic applications. Prior to integration, high-quality isolated VRU-MRRs on the flat Si substrate are firstly fabricated by the controlled release of differentially strained titanium-dioxide (TiO2) bilayered nanomembranes. The fabricated microtubes support resonance modes for both telecom and visible photonics. The outcome of the isolated VRU-MRRs is a record high Q (≈3.8×10^3) in the telecom wavelength range with optimum tapered optical fiber resonator interaction. To further study the optical modes in the visible and near infrared spectral range, μPL spectroscopy is performed on the isolated VRU-MRRs, which are activated by entrapping various sizes of luminescent nanoparticles (NPs) within the windings of rolled-up nanomembranes based on a flexible, robust and economical method. Moreover, it is realized for the first time, in addition to serving as light sources that NPs-aggregated in isolated VRU-MRRs can produce an optical potential well that can be used to trap optical resonant modes. After achieving all the required parameters for creating a high-quality TiO2 VRU-MRR, the monolithic integration of VRU-MRRs with Si nanophotonic waveguides is experimentally demonstrated, exhibiting a significant step toward 3D photonic integration. The on-chip integration is realized by rolling up 2D pre-strained TiO2 nanomembranes into 3D VRU-MRRs on a microchip which seamlessly expanded over several integrated waveguides. In this intriguing vertical transmission configuration, resonant filtering of optical signals at telecom wavelengths is demonstrated based on ultra-smooth and subwavelength thick-walled VRU-MRRs. Finally, to illustrate the usefulness of the fully integrated VRU-MRRs with photonic waveguides, optofluidic functionalities of the integrated system is investigated. In this work, two methods are performed to explore optofluidic applications of the integrated system. First, the hollow core of an integrated VRU-MRR is uniquely filled with a liquid solution (purified water) by setting one end of the VRU-MRRs in contact with a droplet placed onto the photonic chip via a glass capillary. Second, the outside of an integrated VRU-MRR is fully covered with a big droplet of liquid. Both techniques lead to a significant shift in the WGMs (Δλ≈46 nm). A maximum sensitivity of 140 nm/refractive index unit, is achieved. The achievements of this PhD research open up fascinating opportunities for the realization of massively parallel optofluidic microsystems with more functionality and flexibility for analysis of biomaterials in lab-on-a-tube systems on single chips. It also demonstrates 3D photonic integration in which optical interconnects between multiple photonic layers are required.

In dieser Arbeit untersuchen wir mehrere Anwendungen von photonischen und plasmonischen Nanostrukturen unter Verwendung zweier verschiedener numerischer Methoden: die Fourier-Moden-Methode (FMM) und ein unstetiges Galerkin-Zeitraumverfahren (discontinuous Galerkin time-domain method, DGTD method). Die Methoden werden für vier verschiedene Anwendungen eingesetzt, die alle eine Materialmodellerweiterung in der Implementierung der Methoden erfordern. Diese Anwendungen beinhalten die Untersuchung von dünnen, freistehenden, periodisch perforierten Goldfilmen. Wir charakterisieren die auftretenden Oberflächenplasmonenpolaritonen durch die Berechnung von Transmissions- und Elektronenenergieverlustspektren, die mit experimentellen Messungen verglichen werden. Dazu stellen wir eine Erweiterung der DGTD-Methode zur Verfügung, die sowohl absorbierende, impedanzangepasste Randschichten als auch Anregung mit geglätteter Ladungsverteilung für materialdurchdringende Elektronenstrahlen beinhaltet. Darüber hinaus wird eine Erweiterung auf nicht-dispersive anisotrope Materialien für eine Formoptimierung einer volldielektrischen magneto-optischen Metaoberfläche verwendet. Diese Optimierung ermöglicht eine verstärkte Faraday-Rotation zusammen mit einer hohen Transmission. Zusätzlich untersuchen wir abstimmbare hyperbolische Metamaterialresonatoren im nahen Infrarot mit Hilfe der FMM. Wir berechnen deren Resonanzen und vergleichen sie mit dem Experiment. Zum Schluss wird die Implementierung eines nichtlinearen Vier-Niveau-System-Materialmodells in der DGTD-Methode verwendet, um die Laserschwellen eines Mikroresonators mit Bragg-Spiegeln zu berechnen. Bei Einführung eines Silbergitters mit variablen Spaltgrößen wird eine defektinduzierte Kontrolle der Laserschwellen ermöglicht. Die Berechnung der vollständigen, zeitaufgelösten Felddynamik innerhalb des Resonator gibt dabei Aufschluss über die beteiligten Lasermoden. / In this thesis, we study several applications of photonic and plasmonic nanostructures by employing two different numerical methods: the Fourier modal method (FMM) and discontinuous Galerkin time-domain (DGTD) method. The methods are used for four different applications, all of which require a material model extension for the implementation of the methods. These applications include the investigation of thin, free-standing periodically perforated gold films. We characterize the emerging surface plasmon polaritons by computing both transmittance and electron energy loss spectra, which are compared to experimental measurements. To this end, we provide an extension of the DGTD method, including absorbing stretched coordinate perfectly matched layers as well as excitations with smoothed charge distribution for material-penetrating electron beams. Furthermore, an extension to non-dispersive anisotropic materials is used for shape optimization of an all-dielectric magneto-optic metasurface. This optimization enables an enhanced Faraday rotation along with high transmittance. Additionally, we study tuneable near-infrared hyperbolic metamaterial cavities with the help of the FMM. We compute the cavity resonances and compare them to the experiment. Finally, the implementation of a non-linear four-level system material model in the DGTD method is used to compute lasing thresholds of a distributed Bragg reflector microcavity. Introducing a silver grating with variable gap sizes allows for a defect-induced lasing threshold control. The computation of the full time-resolved field dynamics of the cavity provides information on the involved lasing modes.

Quasi-particles formed in lithium niobate after pulse exposure were investigated by transient absorption and photoluminescence spectroscopy as well as numerical simulations. This includes the formation process, the transport through the crystal, interim pinning on defects during the relaxation process, and the final recombination with deep centers. It was shown that the charge-transport through the crystal can be described by a hopping transport including different types of hops between regular or defective lattice sites, i.e., the transport includes a mixture of free and bound small polarons. Furthermore, the different types of hops connected with varying activation energies and their distribution are responsible for an altered temporal decay curve when changing the crystal composition or temperature. Additionally, it was shown that the hitherto accepted recombination model is insufficient to describe all transient absorption and luminescence effects in lithium niobate under certain experimental conditions, i.e., long-living absorption dynamics in the blue/UV spectral range do not follow the typical polaron dynamics and cannot be described under the assumption of charge compensation. However, similar decay characteristics between self-trapped excitons known from photoluminescence spectroscopy and the unexpected behavior of the transient absorption were found leading to a revised model. This includes, besides the known polaron relaxation and recombination branch, a significant role of self-trapped excitons and their pinning on defects (pinned STEs). Since the consideration of further absorption centers in the relaxation path after pulse exposure might result in misinterpretations of previously determined polaron absorption cross-sections and shapes, the necessity to perform a review became apparent. Therefore, a supercontinuum pump-probe experiment was designed and all measurements applied under the same experimental conditions (temperature, polarization) so that one can extract the absorption amplitudes of the single quasi-particles in a spectral range of 0.7-3.0eV. The detailed knowledge might be used to deconvolve the absorption spectra and transform them to number densities of the involved centers which enables one to obtain an easier insight into recombination and decay dynamics of small polarons and self-trapped excitons. As the hopping transport of quasi-particles and the concept of pinned STEs might be fundamental processes, a thorough understanding opens up the possibility of their exploitation in various materials. In particular, results presented herein are not only limited to lithium niobate and its applications; an extension to a wide range of further strongly polar crystals in both their microscopic processes and their use in industry can be considered.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines UAV-basierten Systems und der zugehörigen Methodenentwicklung zur automatisierten Rehkitzsuche in Feldern. Jedes Jahr sterben sehr viele Wildtiere -- vor allem Rehkitze -- während dem Mähen von landwirtschaftlich genutzten Wiesen. Mit herkömmlichen Methoden ist es unter vertretbarem Aufwand bisher nicht gelungen, die Zahl der Mähopfer auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Mit der Entwicklung des in dieser Arbeit beschriebenen "Fliegenden Wildretters" könnte sich das in Zukunft ändern. Mit Hilfe einer Wärmebildkamera aus der Vogelperspektive lässt sich ein warmes Tier, wie ein Rehkitz, wesentlich leichter aufspüren, als mit herkömmlichen Methoden. Auslegung und Aufbau des Systems orientieren sich speziell an dem Aspekt, wie eine möglichst hohe Flächenleistung erreicht werden kann, ohne dabei Tiere zu übersehen. Drei Faktoren sind besonders wichtig, um dieses Ziel zu erreichen: Eine hohe Geschwindigkeit des gesamten Suchprozesses, eine zuverlässige Detektion und eine präzise Lokalisierung der Tiere. Durch Automatisierung lassen sich viele Teilaspekte dieser Aufgabe beschleunigen. Deshalb werden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Methoden entwickelt und validiert, unter anderem zur Flugplanung, Flugsteuerung, Bilddaten-Auswertung, Objekt-Detektion und Georeferenzierung. Die Kenntnis der Rehkitz-Merkmale und der Einflussgrößen bei der Thermalbilderfassung helfen, die Qualität der Detektion zu erhöhen, weshalb sie in dieser Arbeit besondere Berücksichtigung finden. Auch die Präzision der Lokalisierung lässt sich durch Kenntnis der Einflussgrößen auf die Positions- und Lagemessung des UAVs erhöhen. Anhand von umfangreichen Messkampagnen wird die Funktion und Qualität des Systems unter realen Bedingungen belegt.

The electronic properties of Triphenylamine (TPA) in gas phase and adsorbed on gold(111) have been simulated with Quantum Espresso using Density Functional Theory (DFT). To better understand how the presence of a gold surface affects sunlight absorption in the system, partial Density Of States (pDOS) and Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS) of the system have been calculated. To describe the electronic excitation, three different methods have been used, No Core Hole (NCH), Full Core Hole (FCH) and Half Core Hole (HCH) approximation. The excitation of the TPA molecule was made in the nitrogen (N) atom and in the four different carbon (C) atoms with different electronic environments, C-ipso, C-ortho, C-meta and C-para. When using the HCH method, the absorbing atom must be described by a pseudopotential (PP) which includes half of a hole in the 1s orbital. This PP has been generated and a detailed summary of the process is described. The TPA/gold system relaxes to a position with the central N atom of TPA above an gold (Au) atom in the second layer of the surface and at a distance of 3.66 Angstrom, to the first layer. TPA keeps its symmetry with only small differences in the length of atomic bonds when adsorbed. The most striking result of this study is how the band gap of TPA is affected by the gold layer. From the pDOS we can observe that TPA in gas phase has a clear band gap of 2.2 eV with C-ortho dominating in the valence region and the four carbons dominating in the first unoccupied states. When depositing the molecule on the surface of Au(111), the band gap is essentially gone and a number of states appear between the previous highest occupied and lowest unoccupied molecular orbital in TPA. These new states align in energy with three clusters of states of the gold suggesting an interaction between the molecule and the surface. In the generated NEXAFS of nitrogen and carbon in TPA gas phase, one can observe a small pre-peak before the first unoccupied state. This is reinforced when adsorbing the molecule, which generates a pre-peak of approximately 3 eV in width. The pre-peak is connected to the new peaks seen in pDOS, correlating with experimental results on the same system.

Das Radar mit synthetischer Apertur (Synthetic Aperture Radar - SAR) liefert eine quasi-fotographische Abbildung der beleuchteten Bodenoberfläche mit zusätzlichen Informationen, die von der gesendeten und empfangenen Polarisation der Wellen abhängig sind. Eine nützliche Anwendung der polarimetrischen SAR-Daten liegt bei der Klassifizierung der Bodenstruktur anhand der polarimetrischen Streuungseigenschaften. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Entwicklung und Untersuchung neuer polarimetrischen Fokussierungsfunktion für die SAR-Datenverarbeitung mit Hilfe der polarimetrischen Rückstreuungseigenschaft, die zu einer alternativen quantitativen Auswertung der polarimerischen SAR-Daten führen kann. Die physikalische Optik Approximation wird für die numerische Berechnung der rückgestreuten elektrischen Felder der kanonischen Ziele unter SAR-Geometrie unter Berücksichtigung der Polarisationslage verwendet. Aus den rückgestreuten elektrischen Felder werden die polarimetrischen Radarrückstreuquerschnitte berechnet. Ein SAR-Simulator wird zur Datenverarbeitung der E-SAR des DLR entwickelt. Der Ansatz des polarimetrischen Radarrückstreuquerschnittes ermöglicht die approximierte numerische Berechnung der Rückstreuungseigenschaften der kanonischen Ziele sowohl im kopolaren als auch im kreuzpolaren Polarisationsbetrieb. Bei der SAR-Datenverarbeitung werden die Rohdatensätze durch die Referenzfunktion eines Punktzieles in der Entfernungsrichtung verarbeitet. Bei der Azimutkompression werden die vier Referenzfunktionen, das heißt die Referenzfunktion eines Punktzieles, die polarimetrische Fokussierungsfunktion einer flachen Platte, die polarimetrische Fokussierungsfunktion eines Zweifach-Reflektors und die polarimetrische Fokussierungsfunktion eines Dreifach-Reflektors, eingesetzt. Die qunatitativen Auswertung der SAR-Daten werden anhand des Pauli-Zerlegungstheorems, der differentiellen Reflektivität und des linearen Depolarisationsverhältnises durchgeführt.

Vertically rolled-up microcavities are fabricated using differentially strained nanomembranes by employing rate and temperature gradients during electron beam evaporation of SiO2. The geometry of the rolled-up tubes is defined by a photo-lithographically patterned polymer sacrificial layer beneath the SiO2 layers that is dissolved to start the rolling. Rolled-up tubes support resonances formed by constructive interference of light propagating along the circumference. Optical studies are performed in the visible spectral range using a micro-photoluminescence (µPL) setup to excite and detect optical modes. Record high quality factors (Q factors) of 5400 for rolled-up resonators probed in PL-emission mode are found and their limits are theoretically investigated. Axial modes can also be supported when an increased winding number in the center is realized by appropriate pattern designs. In addition, higher order radial modes can be confined when atomic layer deposition (ALD) coatings are applied. Both types of modes are identified using polarization and spatially resolved µPL maps. Evanescent-wave coupling by tapered fibers and tubes on substrates is the second method used to study light confinement and to demonstrate frequency filtering in ALD coated rolled-up microcavities. Scans are performed by monitoring light from a tunable laser in the range of 1520-1570 nm after transmission through the tapered fiber. Dips in the spectrum are found and attributed to fundamental and axial resonant modes. Moreover, by coupling two tapered fibers to a lifted rolled-up microcavity, a four-port add-drop filter is demonstrated as a future component for vertical resonant light transfer in on-chip optical networks. Simulations show that the subwavelength tube wall thickness limits the Q factor at infrared wavelengths and ALD coatings are necessary to enhance the light confinement. After coating, two linear polarization states are found in experiment and fundamental and axial modes can be selectively excited by coupling the fiber to different positions along the tube axis. Spatially and polarization resolved transmission maps reveal a polarization dependent axial mode distribution which is verified theoretically. The results of this thesis are important for lab-on-chip applications where rolled-up microcavities are employed as high resolution optofluidic sensors as well as for future uses as waveguide coupled components in three-dimensional multi-level optical data processing units to provide resonant interlayer signal transfer.

Die verlässliche Erzeugung einzelner Photonen mit wohldefinierten Eigenschaften in allen Freiheitsgraden ist entscheidend für die Entwicklung photonischer Quantentechnologien. Derzeit basieren die wichtigsten Einzelphotonenquellen auf dem Prozess der spontanen parameterischen Fluoreszenz (SPF), bei dem ein Pumpphoton in einem nichtlinearen Medium spontan in ein Paar aus Signal und Idlerphotonen zerfällt. Resonator-überhöhte SPF, also das Plazieren des nichtlinearen Mediums in einem optischen Resonator, ist ein weit verbreitetes Verfahren, um Einzelphotonenquellen mit erhöhter Helligkeit und angepassten spektralen Eigenschaften zu konstruieren. Das Anpassen der spektralen Eigenschaften durch gezielte Auswahl der Resonatoreigenschaften ist besonders für hybride Quantentechnologienvon Bedeutung, welche darauf abzielen, unterschiedliche Quntensysteme so zu kombinieren, dass sich deren Vorteile ergänzen. Diese Arbeit stellt eine umfassende theoretische und experimentelle Analyse der dreifach resonanten SPF vor. Das aus der Literatur bekannte theoretische Modell wird diesbezüglich verbessert, dass der Einfluss sämtlicher Eigenschaften des Resonators auf die wichtigen experimentellen Größen (z.B. die Erzeugungsrate) gezielt ausgewertet werden kann. Dieses verbesserte und hoch genaue Modell stellt eine wichtige Grundlage für die Entwicklung und Optimierung neuartiger Photonenpaarquellen dar. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wird der Aufbau und die Charakterisierung einer dreifach resonanten Photonenpaarquellen präsentiert. Die neu entwickelte digitale Regelelektronik sowie ein hochstabiler, schmalbandiger Monochromator welcher auf monolitischen, polarisationsunabhängigen Fabry-Pérot Resonatoren basiert, werden vorgestellt. Indem diese temperaturstabilisierten Resonatoren als Spetrumanalysator verwendet werden, wird zum ersten Mal die Frequenzkammstruktur des Spektrums der erzeugten Signal- und Idlerphotonen nachgewiesen. Des Weiteren wird der Einfluss der Pumpresonanz auf die Korrelationsfunktion und die Zweiphotoneninterferenz von Signal- und Idlerphotonen simuliert und vermessen. Abschließend werden Experimente aus dem Bereich der hybriden Quantennetzwerke präsentiert, in welchen Quantenfrequenzkonversion verwendet wird um die erzeugten Signalphotonen in das Telekommunikationsband zu transferieren. Dabei wird nachgewiesen, dass das temporale Wellenpaket durch die Konversion nicht beeinflusst wird und aufgezeigt, wie Quantennetzwerke von kommerziellen Telekommunikationstechnologien profitieren können. / The consistent generation of single photons with well-defined properties in all degrees of freedom is crucial for the development of photonic quantum technologies. Today, the most prominent sources of single photons are based on the process of spontaneous parametric down-conversion (SPDC) where a pump photon spontaneously decays into a pair of signal and idler photons inside a nonlinear medium. Cavity-enhanced SPDC, i.e., placing the nonlinear medium inside an optical cavity, is widely used to build photon-pair sources with increased brightness and tailored spectral properties. This spectral tailoring by selective adjustment of the cavity parameters is of particular importance for hybrid quantum technologies which seek to combine dissimilar quantum systems in a way that their advantages complement each other. This thesis provides a comprehensive theoretical and experimental analysis of triply-resonant cavity-enhanced SPDC. We improve the theoretical model found in the literature such that the influence of all resonator properties on the important experimental parameters (e.g., the generation rate) can be analyzed in detail. This convenient and highly accurate model of cavity-enhanced SPDC represents an important basis for the design and optimization of novel photonpair sources. The experimental part of this thesis presents the setup and characterization of a triply-resonant photon-pair source. We describe the digital control system used to operate this source over days without manual intervention, and we present a highly stable, narrow-linewidth monochromator based on cascaded, polarization-independent monolithic Fabry-Pérot cavities. Utilizing these temperature-stabilized cavities as a spectrum analyzer, we verify, for the first time, the frequency comb spectral structure of photons generated by cavity-enhanced SPDC. We further simulate and measure the impact of the pump resonance on the temporal wave-packets and the two-photon interference of signal and idler photons. Finally, we present a series of experiments in the context of hybrid quantum networks where we employ quantum frequency conversion (QFC) to transfer the generated signal photons into the telecommunication band. We verify the preservation of the temporal wave-packet upon QFC and highlight how quantum networks can benefit from advanced commercial telecommunication technologies.

The discoveries in applications of chirality in various areas of science seem to never cease to emerge. Chirality, being the property that some objects are geometrically distinguishable from their mirror image, is a tiny difference of vast importance. The fact that multiple biological structures are chiral is what permits life on Earth and its discovery had a severe impact on medical development. When the concept of quantum chirality was introduced, the connection between the chiral symmetry and the quantum states and operators that characterize quantum chirality was not particularly clear. It was shown that closed spin chains of an odd number of spins naturally had chiral states as eigenstates of a Hamiltonian describing Heisenberg and Dzyaloshinsky-Moriya (DM) interactions, and the symmetry of the system in direct relation to the chiral symmetry of the eigenstates quickly became of interest. The aim of this thesis is therefore to explore how quantum chirality is a chiral symmetry and to develop a scheme to create chiral states from systems that lack the required symmetry. The investigation showed that discretized probability current gives a good explanation to why the chiral states follow a chiral nature, but further examination is required in order to generalize a deeper connection between the probability current and the chiral states of spin chains. The results also indicated that it was possible to force open spin chains into purely chiral states, and into superpositions thereof, by time evolution. The scheme is still in its early stage and physical implementation and applications are yet to be explored. / Upptäckterna av tillämpningar av kiralitet inom ett flertal områden verkar ständigt öka i omfattning. Kiralitet är fenomenet att vissa objekt geometriskt kan särskiljas från sin spegelbild, vilket är en ringa skillnad men med väsentlig innebörd. Det faktum att flertalet biologiska strukturer är kirala är en förutsättning för liv på jorden och upptäckten av detta har haft en omfattande betydelse för medicinsk utveckling. När konceptet kvantkiralitet introducerades, var kopplingen mellan den kirala symmetrin och de kvantmekaniska tillstånden och operatorerna som utgör kvantkiralitet, inte trivial. Tidigare studier har visat att stängda spinnkedjor av ett udda antal spinn naturligt har kirala tillstånd som egentillstånd till en Hamiltonian beskrivande Heisenberg- och Dzyaloshinsky-Moriyainteraktioner. Att systemets symmetri stod i direkt relation till den kirala symmetrin av egentillstånden blev tidigt av intresse att undersöka. Syftet med denna kandidatuppsats är således att utforska en djupare förståelse till hur kvantkiralitet är en kiral symmetri samt utveckla en metod för hur kirala tillstånd kan drivas till att uppstå ur system som saknar den nödvändiga symmetrin. Resultaten visade att den diskretiserade sannolikhetsströmmen ger en god förklaring till varför de kirala tillstånden följer en kiral natur, men vidare efterforskning behövs för att kunna generalisera en djupare koppling mellan sannolikhetsströmmen och de kirala tillstånden hos spinnkedjor. Undersökningen indikerade också att det var möjligt att forcera en öppen spinnkedja till ett kiralt tillstånd, och till superpositioner därav, genom tidsutveckling. Metoden är fortfarande i sin tidiga utveckling och fysisk implementering samt tillämpningar väntar ännu på att upptäckas.