Competing interactions in highly frustrated multiferroic manganite perovskites

• Applicants: Dr. Dimitri Argyriou; Professor Dr. Michael Rübhausen
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 24185474

Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen elektronischen, gitterartigen und spinartigen Freiheitsgraden sind grundsätzliche Phänomene in Festkörpern mit starken elektronischen Korrelationen wie die Hochtemperatursupraleitung der Kuprate oder der kollossale Magneto widerstand der Manganate bis heute weitgehend unverstanden. Hier konzentrieren wir uns auf undotierte multiferroische ReMnOs Verbindungen, in denen die physikalischen Eigenschaften ausschließlich durch die Größe des lonenradius der Seltenenerde (Re) bestimmt werden. Dieser interne Druck soll durch das Anlegen eines externen hydrostatischen Drucks manipuliert werden. Die gezielte Veränderung der physikalischen Eigenschaften durch die Größe der lonenradien der Seltenenerden bedarf der Analyse der magnetischen, elektronischen und strukturellen Ordnung mit Photonen und Neutronen. Hierdurch werden ihre gegenseitigen Abhängigkeiten experimentell untersucht. Die Existenz resonanter Matrixelemente erlaubt eine tiefergehende Entschlüsselung der optischen Spektren. In der Emmy-Noether Gruppe am Institut für Angewandte Physik der Universität Hamburg wurde das neuartige UV/VIS/NIR Ramanspektrometer UT-3 konzipiert und in Betrieb genommen, welches die inelastische Lichtstreuung mit den zur Zeit verfügbaren Lasern in einem Energiebereich von 6 eV bis l eV ermöglicht. Ein Spektralellipsometer, welches u.a. auch für magneto-optische Messungen geeignet ist ermöglicht eine ideale Ergänzung der optischen Experimente zueinander. Fundamental neue Perspektiven für die Analyse des Wechselspiels lokaler Wechselwirkungen und langreich weitiger Ordnung in korrelierten Elektronensystemen ergeben sich auch durch ein neuartiges VUV-Ramanspektrometer am VUV-FEL des HASYLAB/DESY, welches mit Mitteln des BMKF realisiert wird. Am Hahn-Meitner Institut werden die multiferroisehen ReMnOs Einkristalle hergestellt und charakterisiert. Neutronenstreuung erlaubt die direkte Beobachtung der multiferroischen Ordnung als Funktion der Temperatur, des Magnetfelds und des Drucks. In der Summe wird ein umfassendes Verständnis der verschiedenen Freiheitsgrade sowie ihrer Kopplung untereinander erwartet.

• DFG Programme: Research Grants