Beschreibung der Bahn-Magentisierung in p-Wellen-Supraleitern mit Hilfe der modernen Theorie der Polarisation

• Antragsteller: Dr. Martin Gradhand
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195783728

Die Existenz und die Größe des Bahn-Momentes in superfluidem Helium-3 (3He-A) wird seit fünf Jahrzehnten kontrovers diskutiert und ist bis heute nicht abschließend geklärt. Die offene Frage ist:“Wie addieren sich die individuellen Momente der Cooper-Paare zu dem Bahn-Moment des superfluiden Kondensats?“ Das analoge Problem für Triplett-Supraleiter ist die Bahn-Magnetisierung mit vergleichbaren fundamentalem Interesse. Die Cooper-Paare weisen hier nicht nur einen Bahndrehimpuls und einen Spin, sondern auch eine Ladung auf.Um die Physik dieses Phänomens zu analysieren, schlage ich vor, den supraleitenden Zustand von Strontiumruthenat (Sr2RuO4) auf der Basis eines realistischen Modell-Hamilton-Operators und der modernen Theorie der Bahn-Magnetisierung zu studieren. Sie berücksichtigt die „geometrische“ (Berry-)Phase, welche mit den Blochzuständen der Elektronen verknüpft ist. Die Neuheit des supraleitenden Zustandes mit „p“ im Gegensatz zu der üblicheren „s“ oder „d“ Symmetrie ist, dass er sich nicht in einem Singulet-Zustand befindet, sondern in Triplets aufspaltet und ein internes Spin- und Bahnmoment von S=1ý und L=1ý aufweist. Unter diesen Umständen wird das Paarbildungspotential Delta_ss‘(k) spinabhängig und es ergibt sich die einmalige Möglichkeit, die Wechselwirkung zwischen dem Spin- und Bahnfreiheitsgrad im supraleitenden Zustand zu untersuchen. Strontiumruthenat (Sr2RuO4) ist das einzige System bei dem Triplett-Paarbildung und das Festkörper-Analogon von p-Wellen-Symmetrie experimentell allgemein akzeptiert ist. Des Weiteren stehen Kristalle mit sehr hoher Qualität und sehr langen mittleren freien Weglängen (~10^-6 m) zur Verfügung und der metallische Zustand stellt eine sehr gute Fermi-Flüssigkeit dar. Alles in allem ist Sr2RuO4 das ideale Material, um die moderne Theorie der Bahn-Magnetisierung auf den supraleitenden Zustand anzuwenden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. James Annett; Professor Dr. Balázs Gyõrffy