Rastersondenmikroskopie und Physik der korrelierten Elektronen: Räumliche Untersuchung und Manipulation von neuen Materialien einschließlich Metall-Isolator und struktureller Phasenübergänge in Vanadiumdioxid.

• Antragstellerin: Dr. Magdalena Huefner
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202347482

Ziel dieses Projekts ist die mikroskopische, ortsaufglöste Untersuchung verschiedener Phänomene in korrelierten Elektronensystemen mit Hilfe eines universellen, selbst gebauten Rastersondenmikroskops welches bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden kann. Hauptziel ist es zum Verständnis des Metall-Isolator Übergangs in Vanadiumdioxid (VO2) beizutragen. VO2 zeigt bei Raumtemperatur einen von einer Veränderung der Einheitszelle begleiteten Phasenübergang in der Leitfähigkeit. Diese ändert sich dabei um 5 Größenordnungen. Da dieser Übergang in einem experimentell gut zugänglichen Druck- und Temperaturbereich liegt ist VO2 von fundamentalem Interesse für die Erklärung des Mott Übergangs in Materialien die einen ähnlichen Übergang bei weniger leicht zugänglichen Umgebungsbedingungen aufweisen aber dennoch von technologischem Interesse sind. Ein weiterer Grund für das wiedererwachte Interesse an VO2 ist der mögliche Einsatz in Memristoren oder Metamaterialien. Wir wollen eine Reihe unterschiedlicher Fragestellungen untersuchen, die ohne räumliche Auflösung nicht zu beantworten sind. Unter welchen Bedingungen ist es z.B. möglich den elektronischen vom strukturellen Übergang zu trennen?Das zweite Projekt zielt auf die Messung der Pinningkräfte einzelner Vortices in Supraleitern ab. Die Vortexbewegung führt zu unerwünschter Dissipation und limitiert den kritischen Strom in supraleitenden Bauteilen. Transportexperimente an neuen eisenbasierten Hochtemperatursupraleitern deuten auf die Existenz eines starken, bisher unbekannten, Pinningmechanismus hin. Dieser soll mit Hilfe von Rastersondenmethoden untersucht werden. Als logische Konsequenz aus diesem Projekt ergibt sich die Idee der Vortex Manipulation. Mit Hilfe eines Magnetkraftmikroskops sollen Vortices in einem an einen topologischen Isolator gekoppelten Supraleiter gezielt manipuliert werden. Möglicherweise bietet dieses ambitionierte Projekt einen Zugang zu theoretisch vorhergesagten Majorana Fermionen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Jennifer Hoffman