In meiner Doktorarbeit habe ich mich mit der Wärmeleitfähigkeit (λ) und der thermischen Rektifikation in Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) sowie mit den Faktoren, die diese Grössen beeinflussen, beschäftigt. Als theoretisches Werkzeug für diese Analyse verwendete ich Nichtgleichgewichts Molekulardynamik Simulationen (Typ: RNEMD). In Kapitel 1 meiner Arbeit wird ein kurzer Überblick über wichtige Forschungsergebnisse in der Nanowissenschaft gegeben. In diesem Zusammenhang erkläre ich auch die Motivation der hier vorgelegten Arbeit. Die Wärmeleitfähigkeit von Monoröhren und Multiröhren als Funktion ihrer Längen (L), der Temperatur und des sogenannten Chiralitätsparameters wird in Kapitel 2 behandelt. Im Rahmen meiner Untersuchungen habe ich gefunden, dass λ unter ballistisch-diffusionskontrollierten Bedingungen einem Lα Gesetz folgt. Der Parameter α hängt nicht vom Durchmesser des Systems ab. Für kürze Röhren wird bei Raumtemperatur ein Wert von   0.77 gefunden. Die Wärmeleitfähigkeit zeigt einen Maximum zwischen 250 und 500 K. In Kapitel 2 habe ich mich auch kurz mit dem Phänomen der sogenannten thermischen Rektifikation beschäftigt. Als Modellsysteme wurden hier Nanoröhren mit einem Massengradienten sowie Nanoröhren mit externen Massen gewählt. Auf die Wärmeleitfähigkeit in Nanoröhren mit einem Massengradienten gehe ich in Kapitel 3 dann näher ein. Unsere Untersuchungen zeigen, dass der Energietransport von leichten zu schweren Teilchen bevorzugt stattfindet. Dies unterscheidet sich von der bevorzugten Transportrichtung von “schwer nach leicht” in einer eindimensionalen (1D) monoatomaren Kette. Wir erklären dieses Verhalten der CNTs mit einer Kopplung zwischen transversalen und longitudinalen Phonon-Moden, die für leichte Atome stärker ist. Unsere Untersuchungen zeigen, dass die thermische Rektifikation mit der Länge der Nanoröhre, dem Durchmesser und dem Massengradienten zunimmt. Mögliche Anwendungen dieser Befunde werden kurz vorgestellt. Im vierten Kapitel erweitere ich die Analyse der thermischen Rektifikation von quasi-1D-Nanoröhren mit einem Massengradienten auf andere Modellsysteme. 1D Ketten mit einer Polyacetylen-Struktur mit Massengradienten auf dem Hauptstrang verhalten sich wie entsprechende eindimensionale monoatomaren Kette. In diesem Kapitel meiner Arbeit habe ich ebenfalls Nanoröhren analysiert, in denen ein Gradient in der Kraftkonstanten (kr) für die C-C Bindungen auftritt. Hier findet der bevorzugte Energietransfer vom Bereich hoher kr zum Bereich kleiner kr statt. Ein weiteres Thema dieses Kapitels ist die Analyse der thermischen Rektifikation in planaren (2D) und 3D Systemen mit einem Massengradienten. Diese Systeme verhalten sich wie die Nanoröhren mit einem Massengradienten. Schließlich stelle ich in diesem Kapitel auch ein realistisches System vor, i.e. Kohlenstoff-Nanoröhren, die an eine Graphit-Schicht gebunden sind. Hier diskutiere ich die Bedeutung des Transfers von Schwingungsenergie sowie die Erzeugung niederenergetischer Moden an schweren Atomen. Die thermische Rektifikation wird durch diese Grössen bestimmt. Thema des fünften Kapitels ist die Wärmeleitfähigkeit in Kohlenstoff-Nanoröhren mit Chiralitätsindizes (5,0), (10,0), (5,5), und (10,10) als Funktion der Anordnung von Einzel- und Doppelbindungen erzeugt durch Variation der Bindungslängen (r). Auch für diese Untersuchungen wurde die RNEMD Methode herangezogen. Die Änderung der Kraftkonstanten kr für die C-C Schwingungen wurde mithilfe von elektronischen Bandstruktur-Rechnungen bestimmt. Für CNTs mit grösserem Durchmesser lässt sich diese Bestimmung auf Basis einer linearen Korrelation zwischen Bindungslänge und Bindungsordnung durchführen. Eine Anordnung von Einzel- und Doppelbindungen, die mit einer Reduktion der Länge der Röhre verbunden ist, führt zu einer Vergrösserung der Wärmeleitfähigkeit. Der umgekehrte Effekt tritt ein, wenn die Röhre durch das Bindungsmuster verlängert wird. Generell ist dieser Effekt im Fall von CNTs mit grösserem Durchmesser stärker ausgeprägt.