TRR 80:  Von elektronischen Korrelationen zur Funktionalität

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung von 2010 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 107745057
 

Projektbeschreibung

Der transregionale Sonderforschungsbereich TRR 80 verbindet Grundlagenerkenntnisse über emergente neuartige Materialeigenschaften, die durch starke elektronische Korrelationen getrieben werden, mit der gezielten Suche nach neuartigen Funktionalitäten solcher Systeme für technologische Anwendungen. Zentraler Aspekt der Systeme von Interesse ist ein starkes Wechselspiel von Ladungs-, Spin-, Bahn- und Gitterfreiheitsgraden, die zu einer Vielzahl neuer Phasen auf verschiedenen Längen- und Zeitskalen mit faszinierenden, elektronischen Eigenschaften und neuartigen, generischen Anregungen führen. Die systematische Bestimmung ausgeprägt hoher Suszeptibilitäten bezüglich äußerer Felder, Störungen und Defekte führt zu komplexen Phasendiagrammen, die wiederum eine wichtige Vorgehensweise auf dem Weg zu maßgeschneiderten Funktionalitäten in speziellen Kompositsystemen definieren. Während eine Vielzahl neuartiger Phänomene für d- und f-Elektronsysteme generisch ist, konzentrieren sich die Forschungsschwerpunkte im TRR 80 insbesondere auf ausgewählte Übergangsmetallverbindungen, die für kontrollierte und gut verständliche Fortschritte experimentell und theoretisch hinreichend einfache Fragestellungen anbieten.Das Arbeitsprogramm des TRR 80 umfasst die experimentelle und theoretische Erforschung sowohl von ultra-hochreinen Massivkristallen, als auch dünnen Schichten und Heterostrukturen mit nahezu atomarer Perfektion, die alle auf den gleichen oder ähnlichen Materialsystemen beruhen. Der Antrag umfasst dabei einundzwanzig Teilprojekte, die in vergleichbarer Anzahl auf drei Forschungsbereiche zu neuen topologischen Aspekten, Dynamik und Funktionalitäten verteilt sind. Die fachliche Expertise der Teilprojektleiter beinhaltet ein breites Methodenspektrum der Materialpräparation auf dem neuesten Stand der Technik und eine große Anzahl von Labormethoden für die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften auf makroskopischen, mesoskopischen und mikroskopischen Skalen. Zusätzlich betrifft eine einzigartige Facette der experimentellen Techniken sowohl eine Vielzahl von neutronenbasierten Methoden (Abbildung, Streuung, Positronen) als auch Großgeräteforschung wie gepulste Magnetfelder und Röntgenstreuung. Diese Methodenvielfalt findet ihr Pendant in einer ebenso großen Expertise theoretischer Methoden, die von rein theoretischen Fragestellungen über die phänomenologische Beschreibungen experimenteller Ergebnisse bis zu äußerst raffinierten, materialspezifischen Berechnungen von Korrelationseffekten reicht. Die Kombination der zur Verfügung stehenden, experimentellen und theoretischen Methoden wird es erlauben, die Wissenslücke zwischen den fundamentalen Eigenschaften von Massivkristallen und maßgeschneiderten Heterostrukturen mit neuartigen Funktionalitäten aufgrund starker Korrelationen zu schließen.
DFG-Verfahren Transregios
Internationaler Bezug Schweiz

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Augsburg
Mitantragstellende Institution Technische Universität München (TUM)
Beteiligte Hochschule Universität Duisburg-Essen
Beteiligte Institution Laboratory of Nanoscale Magnetic Materials and Magnonics (LMGN); Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF); Bayerische Akademie der Wissenschaften
Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung
Sprecher Professor Dr. Philipp Gegenwart, seit 10/2016; Professor Dr. Alois Loidl, bis 9/2016