Elektronenspinresonanz-Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468853241

Am Zentrum für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) der Universität Augsburg konzentriert sich der Lehrstuhl für Experimentalphysik V auf die Untersuchung stark korrelierter magnetischer Materialien mit neuartigen Funktionalitäten. Interessante Materialien sind hierbei z. B. frustrierte Magneten, niederdimensionale Spinsysteme, magnetoelektrische Verbindungen, Magneten mit Skyrmionenphasen, magnetische Weyl-Halbmetalle und unkonventionelle Supraleiter. Die meisten dieser Systeme werden am Lehrstuhl selbst hergestellt sowie sorgfältig strukturell und magnetisch charakterisiert, bevor sie mit speziellen Methoden, wie dielektrischer und optischer Spektroskopie, atomarer Kraftmikroskopie, sowie magnetischer Resonanz an Elektronen und Atomkernen genauer untersucht werden.Bei den magnetischen Resonanzmethoden spielt die Elektronenspinresonanz (ESR) sowohl für die allgemeine Charakterisierung neuer magnetischer Materialien zum Nachweis der Probenqualität als auch für die tiefergehende Untersuchung der lokalen elektronischen und magnetischen Eigenschaften zur Identifizierung mikroskopischer Wechselwirkungen eine zentrale Rolle. Oft ist die Sonde der ESR gerade das Spinsystem, das die Physik des untersuchten Materials bestimmt. Daher geht in vielen Fällen der experimentelle Aufwand weit über das Maß einer Standardcharakterisierung hinaus, z. B. bei der Bestimmung von kritischen Exponenten an magnetischen Phasenübergängen oder der Untersuchung magnetischer Anisotropie, wofür detaillierte Messprotokolle abhängig von der Temperatur und der Probenorientierung im Magnetfeld zu verfolgen sind. Diese immense Anzahl notwendiger Messungen für jede Probe verlangt dringend nach einem neuen leistungsfähigen ESR-Spektrometer, weil das vorhandene, über zwanzig Jahre alte, Gerät vollkommen ausgelastet ist und in letzter Zeit immer häufiger Reparaturen anfallen.Beantragt wird ein ESR-Spektrometer für Dauerstrichbetrieb bei X-Band (9.4 GHz) und Q-Band (34 GHz) Frequenzen. Die moderne Technologie der Mikrowellenbrücke und der Signalverarbeitungseinheit erlauben eine verbesserte Auflösung und höhere Geschwindigkeit bei der Datenaufnahme im Vergleich zum existierenden Gerät. Ein Elektromagnet für Magnetfelder bis 1.8 Tesla und mehrere Kryostaten für Helium- und Stickstofftemperierung sind bereits vorhanden. Parallel soll das vorhandene Spektrometer weiter betrieben werden, um den bis zu acht Nutzern genügend Mess-zeiten zu gewährleisten.Das hier beantragte Großgerät wird erlauben, bestehende und geplante Aktivitäten in der Analyse neuartiger, multifunktionaler elektronisch korrelierter Materialien effektiver zu gestalten. Dies ist für die erfolgreiche Fortsetzung unserer Projekte, im Transregio „TRR 80“ (“From Electronic Correlations to Functionality”) und im Schwerpunktprogramm „SPP 2137“ (“Skyrmionics”), von entscheidender Bedeutung und dringende Voraussetzung für die Verwirklichung verschiedener geplanter Projekte, wie im Antrag beschrieben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Elektronenspinresonanz-Spektrometer
• Gerätegruppe: 1770 Elektronenspinresonanz-Spektrometer (EPR, ESR)
• Antragstellende Institution: Universität Augsburg
• Leiter: Professor Dr. István Kézsmárki