Quantenpunkte mit Triplettsupraleitern und nicht inversionssymmetrischen Supraleitern als Zuleitungen

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Timm
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 228719560

Zwei hochaktuelle Gebiete der Physik der kondensierten Materie sollen in diesem theoretischen Projekt verknüpft werden. Das erste Gebiet betrifft unkonventionelle Supraleiter, insbesondere sogenannte Triplett- und nicht inversionssymmetrische Supraleiter, die komplexe magnetische Eigenschaften aufweisen. Sie besitzen ungewöhnliche Oberflächenzustände, d.h. Zustände, in denen sich Elektronen nur parallel zur Oberfläche bewegen können, aber nicht senkrecht dazu. Zum Beispiel kann eine große Zahl solcher Oberflächenzustände mit der Energie Null auftreten. Es wurde vorhergesagt, dass durch diese Zustände sogenannte Majorana-Fermionen in Festkörpern realisiert werden könnten. Unter Majorana-Fermionen versteht man Teilchen, die ihre eigenen Antiteilchen sind. Das andere relevante Gebiet betrifft den Elektronentransport durch Moleküle und künstliche Strukturen mit Abmessungen im Nanometerbereich. Aufgrund von quantenmechanischen Effekten ist das Verhalten in diesem Größenbereich grundsätzlich verschieden vom Transport auf größeren Längenskalen. Dieses Gebiet bildet auch eine der Grundlagen für weiteren technischen Fortschritt in der Elektronik. Im vorgeschlagenen Projekt soll der Transport durch solche Nanostrukturen zwischen Elektroden aus Triplett- oder nicht inversionssymmetrischen Supraleitern theoretisch untersucht werden. Das Wechselspiel zwischen einerseits der Physik unkonventioneller Supraleiter und andererseits Quanteneffekten im Transport durch Nanostrukturen verspricht hier neue Physik. Wenn beispielsweise in den supraleitenden Zuleitungen viele Majorana-Zustände vorhanden sind, werden sie die Strom-Spannungs-Charakteristik drastisch verändern. Die Ziele des Projektes sind, solche neuen Effekte zu finden und zu verstehen. Diese Ziele sollen mit Hilfe komplementärer theoretischer Methoden, die für schwache bzw. starke Ankopplung der Nanostruktur an die Zuleitungen geeignet sind, erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen