Unordnung und Quantenkritikalität in itineranten Antiferromagneten

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Schmalian
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225437397

Ziel des Vorhabens ist es, eine Theorie der dynamischen Anregungen und des Transportes in der Nähe eines quantenkritischen Punktes zu entwickeln, bei der sämtliche niederenergetischen Freiheitsgrade sowie Unordnungseffekte berücksichtigt werden. Bei der Untersuchung der kürzlich entdeckten Eisen-Supraleiter, aber auch im Fall der intermetallischen Schwerfermionen-Systeme und anderer Übergangsmetalloxide, hat sich gezeigt, dass es notwendig ist, eine Theorie von ungeordneten itineranten Antiferomagneten in der Nähe eines kritischen Punktes zu entwickeln. In diesen Systemen ist es wichtig, die kritischen Fluktuationen des Odnungsparametes und die Anregungen in der Nähe der Fermienergie zu berücksichtigen. Damit ergibt sich ein Verhalten, dass sich stark von dem in isolierenden Antiferromagneten unterrscheidet. Zusätzlich zur formalen Entwicklung der Theorie werden wir dem Vergleich mit experimentellen Beobachtungen in den erwähnten Materialien große Bedeutung schenken. Im Grenzfall verschwindender Unordnung soll unsere Theorie identische Resultate liefern, wie sie im Fall von fluktuierenden Spindichtewellen gewonnen wurden. Im Genzfall ohne Elektron-Elektron Wechselwirkung sollte unsere Theorie in die bekannte Bescheibung von ungeordneten Metallen (inklusive Lokalisierungseffekte) übergehen.Gründe, die die Entwicklung einer solchen Theorie erfordern sind folgende: i) Wir können damit entscheiden ob das beobachtete unkonventionelle Vehalten in quantenkritischen Antiferromagneten aus dem Wechselspiel von Unodnung und Elektron-Wechselwirkungen resultiert. ii) In Systemen für die die konventionelle Theorie fluktuierender Spindichtewellen eine adäquate Beschreibung liefert, machen wir spezifische Vorhersagen bzgl. des Verhaltens das sich ergibt, wenn man die Unodnung im System erhöht und iii) unsere Theorie sollte neuartiges quantenkritisches Verhalten, möglicherweise mit neuen universellen Exponenten beschreiben.Um eine systematische Formulierung der Theorie zu ermöglichen, betrachten wir 1/N (N ist die Anzahl der Elektronenbänder) als kleinen Entwicklungparameter. Im Grenzfall reiner Systeme ergibt sich dann das bekannte Nicht-Fermiflüssigkeitsverhalten sogenannter heisser Quasiteilchen am quantenkritischen Punkt. Im entgegengesetzten Fall wechselwirkungsfreier ungeordneter Systeme ergibt dieser Grenzfall eine adäquate Beschreibung von Lokalisierungseffekten. Als Teil unserer Untersuchungen werden wir auch das Auftreten von statistisch seltenen Ereignissen, wie Griffith Singularitäten, aktiviertem Skalenverhalten etc. analysieren

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Andrey Chubukov; Professor Dr. Peter Wölfle