Ultraschnelle Dynamik in Hochtemperatursupraleitern in der Nähe eines quantenkritischen Punktes

• Antragsteller: Dr. Alexej Pashkin
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 210239687

Ultraschnelle zeitaufgelöste Spektroskopie bietet einzigartige Möglichkeiten die Nichtgleichgewichts-Dynamik von elementaren Anregungen in kondensierter Materie zu studieren. Diese Methode hat sich als besonders erfolgreich erwiesen bei der Ermittlung der kritischen Verlangsamung von Relaxationsprozessen bei Phasenübergängen und dem Erfassen der Entwicklung des komplexen Ordnungsparameters und des Zusammenspiels zwischen dem Gitter und elektronischen Kondensaten. Jedoch ist bis jetzt in den meisten Studien nur die Temperatur variiert worden, wobei eine elektronische Ordnung durch thermische Fluktuationen unterdrückt wird. Dieser Ansatz erlaubt keine Untersuchung von Phasenübergängen zwischen Quantenphasen im Grundzustand (nahe dem absoluten Nullpunkt) eines Systems. Diese Quantenphasenübergänge sind extrem wichtig für das Verständnis von Hochtemperatursupraleitern, wo die Koexistenz von Supraleitung mit einer magnetischen Ordnung und ihre Rolle hinsichtlich der starken Erhöhung der Supraleitungssprungtemperatur viel diskutiert werden. Dennoch fehlt ein detailliertes experimentelles Bild von Quantenphasenübergängen in Hochtemperatursupraleitern immer noch.Mit diesem Antrag schlagen wir vor, dieses Problem für die neue Klasse von eisenbasierten Supraleitern mittels zeitaufgelöster Terahertz-Spektroskopie zu lösen. Unser Ansatz beruht auf der Synergie von ultraschneller nichtlinearer Spektroskopie und Niedertemperatur-Hochdruck-Technologie. Durch den Vergleich ihrer ultraschnellen Dynamik und spektralen Antwort wird es uns ermöglicht, konkurrierende Arten elektronischer Ordnung in der Nähe des quantenkritischen Punktes zu unterscheiden.Die Versuche werden an zwei Klassen von supraleitenden Materialien durchgeführt: Eisenbasierte Pnictide des 122-Typ (z.B. BaFe2As2) und Eisen-Tellurid-Selenide (FeTe1-xSex), die quantenkritische Effekte in der Nähe des supraleitenden Dom zeigen. Die Ergebnisse werden Aufschluss über mikroskopische Mechanismen zur Bildung von Cooper-Paaren geben und insbesondere die Rolle der Fluktuationen der magnetischen Ordnung und der Ladungsträgerordnung klären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen