Überbrückung der Unmischbarkeitslücke - Herstellung neuer Verbindungen unter Druck

• Antragstellerin: Dr. Eteri Svanidze
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553528746

Quantenmaterialien auf Uranbasis haben in jüngster Zeit eine Renaissance erlebt. Hinweise auf korrelierte topologische Zustände, Spin-Flüssigkeit-Verhalten, Phasen verborgener Ordnung und Spin-Triplett-Supraleitung beweisen, dass diese Materialien außerordentlich interessant sind. Aufgrund ihrer komplexen Chemie sind viele potenziell faszinierende Systeme auf Uranbasis derzeit für herkömmliche Synthesemethoden völlig unerreichbar. Das vorgeschlagene Projekt kombiniert die Hochdruck-Hochtemperatursynthese mit der Isolierung von Proben im Mikrobereich. Diese Methode wird es nicht nur ermöglichen, bisher unzugängliche Materialien herzustellen, sondern auch ihre Kristallstruktur und physikalischen Eigenschaften endgültig zu bestimmen. Insbesondere schlagen wir vor, mehrere U-Ag-, U-V- und U-Cr-Verbindungen mit ähnlichen Strukturen wie die bekannten Supraleiter auf Uranbasis zu untersuchen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Synthese- und Charakterisierungstechniken werden wir die Familie der Quantensysteme auf Uranbasis und ihr grundlegendes Verständnis erweitern. Im Rahmen unserer Vorarbeiten haben wir die Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese mit anschließender Isolierung von mikroskaligem Einzelkornmaterial auf das binäre U-Ag angewendet. Mit dieser Methode haben wir bereits mehrere neue U-Ag-Phasen identifiziert, die Supraleitfähigkeit und Ferromagnetismus beherbergen. Durch die Charakterisierung dieser außergewöhnlichen Materialien unter extremen Bedingungen werden wir weitere Einblicke in die Optimierung der Synthese gewinnen, was uns helfen wird, die chemische Zusammensetzung zu verbessern und so exotische Chemie und Physik zu realisieren. Um die zugrundeliegenden Mechanismen dieser faszinierenden Phänomene zu verstehen, wird die Natur der 5f-Elektronen (d.h. lokalisiert, wandernd oder beides - die sogenannte "duale" Natur) durch die Anwendung einer Kombination von experimentellen Werkzeugen geklärt, die an der Gastinstitution leicht verfügbar sind. Die Ideen dieses Vorschlags liegen an der Schnittstelle zwischen Festkörperchemie und Physik der kondensierten Materie. Durch den Einsatz fortschrittlicher Synthese (gleichzeitige Hochdruck-Hochtemperatur) und Charakterisierung (Isolierung auf Mikroebene in Verbindung mit Messungen unter extremen Bedingungen) können wir auf hochreine Materialien zugreifen und deren neuartige kristallographische Anordnungen und exotische Quantenzustände untersuchen. Das Design und die Analyse neuartiger Verbindungen, die durch diese Arbeit entdeckt werden, werden daher sowohl die Chemie als auch die Physik bereichern. Sobald diese Methode perfektioniert ist, wird sie insbesondere zu bedeutenden Fortschritten bei der Suche nach Materialien mit exotischen Eigenschaften führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen