Projekt

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Supraleitung und Magnetismus in starkkorrelierten Elektronensystemen

Titel Englisch Superconductivity and magnetism in strongly correlated electron systems
Gesuchsteller/in Sigrist Manfred
Nummer 163186
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Institut für Theoretische Physik ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Theoretische Physik
Beginn/Ende 01.10.2015 - 31.03.2019
Bewilligter Betrag 660'707.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Theoretische Physik
Physik der kondensierten Materie

Keywords (7)

condensed matter theory; strongly correlated electron systems; unconventional superconductivity; heavy Fermion superconductors; topological superconductors; non-centrosymmetric superconductors; artificially structured superconductors

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Supraleitung - unter anderem der widerstandsfreie elektrische Stromtransport - ist ein Phänomen, das durch wechselwirkende Elektronen in einem Metall bei tiefen Temperaturen erzeugt wird. In unkonventionelle Supraleitern erzeugen diese Elektronen neue Zustände der Materie, die das übliche Repertoire der supraleitenden Metalle erheblich erweitern und auch flexibler gegenüber äusseren Einflüssen machen.
Lay summary

Die Erforschung neuer Materialien mit ungewöhnlichen Supraleitungseigenschaften steht im Zentrum dieses Projektes. Darunter finden sich Materialien mit speziellen universellen Merkmalen, die sich aus der Struktur des supraleitenden Zustandes ergeben und unter dem Überbegriff "Topologische Elektronische Phasen" geführt werden. Zwei spezielle Verbindungen, Sr2RuO4 und SrPtAs, gehören zu den besten Kandidaten für diese Klasse von Systemen und stehen hier im Vordergrund, da ihre ausserordentlichen Eigenschaften konzeptionell in mancher Hinsicht noch ungenügend ausgearbeitet oder experimentell noch nicht verifiziert worden sind. Beide Materialien sind als chirale Supraleiter bekannt, deren Eigenschaften auf die starke Abstossung der Elektronen untereinander zurückzuführen sind.

Weitere neuartige Formen der Supraleitung kommen in Materialien zum Vorschein, die künstliche Schichtung und damit Bereiche reduzierter Symmetrie aufweisen. Diese künstliche Strukturieren kann dazu verwendet werden, supraleitende Zustände in spezifischer Weise zu manipulieren und so gewisse Merkmal zu verstärken oder abzuschwächen beziehungsweise neu zu erzeugen. Die Untersuchung solcher Systeme könnte neue Wege weisen, wie elektronische und speziell supraleitende Eigenschaften nach Bedarf geschaffen werden können, was in Richtung des gezielten Material-Designs geht. Tatsächlich ist dies eine subtile Angelegenheit, speziell wenn es um stark wechselwirkende Elektronen geht. 

Die Untersuchungen in diesem Projektes sind theoretischer Natur, geschehen aber in enger Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen. Während die Fragestellungen noch klar auf der fundamentalen Seite angesiedelt sind, besteht die Vision, dass verschiedene Aspekte relevant für künftige technologische Anwendungen sein werden.  

 

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 03.10.2015

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
144248 Supraleitung und Magnetismus in starkkorrelierten Elektronensystemen 01.10.2012 Projektförderung (Abt. I-III)
131809 Research in Theoretical, Mathematical and Computational Physics 01.10.2010 Projektförderung (Abt. I-III)
126459 Supraleitung und Magnetismus in starkkorrelierten Elektronensystemen 01.10.2009 Projektförderung (Abt. I-III)
144248 Supraleitung und Magnetismus in starkkorrelierten Elektronensystemen 01.10.2012 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

States of electrons are determined by band structure and mutual correlation. Both features are responsible for an immense variety of states of matter. In our project we address questions and problems which have recently arisen in experimental and theoretical context, through the discovery of new materials and new theoretical concepts to understand of new electronic phases. This project concentrates on superconductivity which incorporates these aspects in an intriguing way.A focus will be put on superconducting phases with topological properties. Several su- perconductors are considered strong candidates for the realization of topological supercon- ductivity, such as Sr2RuO4 for chiral p-wave and SrPtAs and URu2Si2 for different forms of chiral d-wave pairing, encompassing rather distinct materials classes (transition metal oxides, pnictides and heavy Fermion materials). The connection between topological and experimentally relevant properties as well as their microscopic / macroscopic theoretical description will be tackled, including also the special class of non-centrosymmetric super- conductors with their intricate connection of orbital and spin degrees of freedom. New insights can be obtained by artificially structuring conventional and unconventional super- conductors, e.g. by superlattice structures or focussed-ion-beam (FIB) treatment to obtain specially tailored systems to probe superconducting order parameters under special condi- tions. In this way the internal structure of superconducting condensates may be revealed and superconducting phases may be modified in some specific (predictable) directions. This form of order parameter manipulation is a further goal of this project. Much of the work will evolve in close contact with several world-leading experimental groups in Switzerland and internationally.
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