Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die theoretische Untersuchung von physikalischer Strukturbildung mit Hilfe von Computersimulationen. Von besonderem Interesse sind Systeme aus nur wenigen geladene Teilchen in externen Fallenpotentialen, welche die Realisierung und Kontrolle von starken Korrelations- und Quanteneffekten ermöglichen. Derartige ''künstliche Atome'' besitzen im Gegensatz zu echten Atomen besondere Eigenschaften: durch Steuerung des Einschlusspotentials können sie von einem schwach gekoppelten Zustand in eine stark gekoppelte, kristalline Phase überführt werden.
Die erste zentrale Fragestellung ist den strukturellen Eigenschaften dreidimensionaler Coulombkristalle gewidmet, die als Ionensysteme in Fallen sowie als komplexe (Vielkomponenten-) Plasmen beobachtet werden. Die Grundzustandseigenschaften, wie die Schalenstruktur, werden mittels Molekulardynamik-Simulationen näherungsfrei studiert. Ein detaillierter Vergleich der theoretischen Resultate mit Experimenten dient als Basis für eine Theorie dieser stark korrelierten klassischen Systeme.
Der zweite Themenkomplex befasst sich mit Elektron-Loch-Plasmen in dimensionalitätsreduzierten Halbleiterheterostrukturen. Zunächst wird die Realisierung einer geeigneten Potentialgeometrie für räumlich indirekte Exzitonen in einem einzelnen Quantenfilm durch Anwendung des Quanten-Stark-Effekts im Hinblick auf eine experimentelle Umsetzung untersucht. Desweiteren wird der Einfluss von Feldstärke, Temperatur, Dichte, Dipolmoment der Exzitonen sowie Massenasymmetrie von Elektronen und Löchern mit sehr umfangreichen Quanten-Monte-Carlo-Simulationen studiert. Als ein universelles Schmelzkriterium für klassische und Quantensysteme aus nur wenigen Teilchen wird eine modifizierte Form des auf den Paarabstandfluktuationen basierenden Lindemann-Parameters eingeführt.