TRR 288:  Elastisches Tuning und elastische Reaktion elektronischer Quantenphasen der Materie (ELASTO-Q-MAT)

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung seit 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422213477
 

Projektbeschreibung

Quantenmaterialien sind Systeme, die neuartige und oft exotische elektronische, magnetische oder optische Eigenschaften beherbergen, die aus quantenmechanischen Phänomenen auf atomarer oder subatomarer Ebene entstehen. Die Forschung an Quantenmaterialien wird durch das Potenzial für bahnbrechende Entdeckungen und transformative Anwendungen motiviert. Beispiele sind neuartige Supraleiter, Quantenmagnete, Quantenspinflüssigkeiten, elektronisch nematische und topologische Materialien. Im Rahmen des TRR haben wir innovative experimentelle Techniken entwickelt, die eine präzise Verformungseinstellung und die Messung verschiedener physikalischer Eigenschaften ermöglichen. Unser Ansatz erlaubt es uns, Materialeigenschaften auf Weisen zu manipulieren, wie es die Chemie allein nicht erreichen kann. Dies hat zu bahnbrechenden Entdeckungen geführt, wie zum Beispiel neuen Materiezuständen wie nematischen Quantenflüssigkeiten, Altermagneten, Superelastizität und besonderen nichtlinearen Elektron-Gitter-Wechselwirkungen in unkonventionellen Supraleitern. Unsere Entwicklung neuer experimenteller Methoden, wie der AC-elastokalorische Effekt unter Druck, magnetischer Zirkulardichroismus in der Flugzeit-Momentum-Mikroskopie und das Scannen mit Mikro-Raman-Spektroskopie, bietet einzigartige Einblicke, um die oft verborgenen Geheimnisse der Quantenmaterialien aufzudecken. Die langfristigen Ziele des TRR sind i) ein systematisches Verständnis physikalischer Phänomene zu entwickeln, die das Ergebnis einer starken Kopplung zwischen elektronischen Ordnungen und dem kristallinen Gitter sind, über ein breites Spektrum von Zeit- und Längenskalen hinweg, ii) das Design und Verständnis elektronischer Quantenmaterialien mit außergewöhnlicher mechanischer Reaktionsfähigkeit voranzutreiben, und iii) das Potenzial solcher interagierenden Systeme zu erforschen, um neue Funktionalitäten zu schaffen, die das Interface zwischen mechanischen und elektronischen Eigenschaften ermöglichen oder erleichtern. Auf wegweisenden Ergebnissen aufbauend, und eine spezifische Reihe offener Probleme angehend, haben wir vor: 1) Das Verständnis von Altermagnetismus als einer neuen Klasse magnetischer Ordnung mit starker elastischer Kopplung und äußerst vielversprechenden Spintransporteigenschaften zu vertiefen. 2) Die Identifikation neuartiger, durch Verformung gesteuerter Instabilitäten wie Ladungs- und Spindichtewellen, und magnetischen Phasen voranzutreiben, insbesondere die Verbindung zwischen ab-initio Theorie und der experimentellen Charakterisierung. 3) Die Vielteilchenzustandsdichte von Quantenmaterialien durch den elastokalorischen Effekt zu untersuchen. 4) Superelastizität mit maximal reversibler Verformung zu nutzen, um neue Materialien mit funktionalen Eigenschaften wie effizienten elastokalorischen Kühlkapazitäten zu entwerfen. 5) Die kohärente Dynamik starker lokaler Fluktuationen, die in Zuständen wie nematischen Flüssigkeiten auftreten, spektroskopisch u. theoretisch zu erforschen
DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Goethe-Universität Frankfurt am Main
Mitantragstellende Institution Johannes Gutenberg-Universität Mainz; Karlsruher Institut für Technologie
Beteiligte Hochschule Ruhr-Universität Bochum
Beteiligte Institution Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe; Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD)
Sprecherin Professorin Dr. Maria Roser Valenti