Spin-orbital entanglement and dynamic properties of spin-orbital systems

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Daghofer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 153396866

In Übergangsmetalloxiden führen Quanteneffekte und Elektron-Elektron-Wechselwirkung zu einer großen Vielfalt an Materialeigenschaften. Während es in einigen Fällen gelingt, die Elektronen mit einem einzigen Band, also nur durch Spin und Ladung, zu beschreiben, weisen andere Verbindungen einen zusätzlichen Freiheitsgrad auf, nämlich das Orbital, in dem sich ein Elektron befindet. Zusammen mit starker Coulomb-Wechselwirkung ergibt sich daraus Spin-Orbital-Physik, wobei Spin und orbitaler Freiheitsgrad verschränkt sind. Ich schlage die Berechnung von dynamischen Suszeptibilitäten für Modelle vor, die Spin-orbitale Systeme realistisch beschreiben. Diese Rechnungen sind notwendig, um Experimente wie winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie oder Neutronenstreuung beschreiben und interpretieren zu können, und geben überdies Auskunft über die fundamentalen Anregungen. Während es für einige Spezialfälle in einer Dimension analytische Zugänge gibt, schlage ich vor, numerische Methoden anzuwenden, die auf exater Diagonalisierung kleiner Cluster und deren Einbettung in größere Systeme basieren, insbesondere den variationellen Cluster- Zugang. Solche Methoden können auf allgemeinere und realistischere Modelle und auch in höheren Dimensionen angewendet werden. Im letzten Jahr wurde Supraleitung in Eisen-Arsen-Verbindungen erforscht, wo mehrere Bänder das chemische Potential kreuzen, was nahe legt, dass der orbitale Freiheitsgrad eine Rolle spielt. Der vorliegende Antrag enthält auch einen Teil über Mehr-Orbital-Modelle für Eisenarsenide sowie zur Temperaturabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität in Eisenarseniden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen