Magnetische Anregungen einzelner Atome und Moleküle auf Supraleitern untersucht mittels Rastertunnelspektroskopie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Franke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240641355

Im Rahmen dieses Projektes werden wir fundamentale Wechselwirkungsmechanismen atomarer und molekularer Spins auf supraleitenden Substraten auf der atomaren Skala untersuchen. Die magnetischen Momente der Adsorbate koppeln mittels Austauschwechselwirkung an die Leitungselektronen und Cooperpaare des Substrats. Dies führt lokal einerseits zu einer Abschirmung des magnetischen Moments durch den sogenannten Kondoeffekt und andererseits zu einer Beeinflussung der Paarungsenergie der Cooperpaare, was sich in Shiba-Zuständen innerhalb der supraleitenden Energielücke widerspiegelt. Das Wechselspiel dieser Prozesse führt zu einem komplexen Vielteilchenzustand, den wir mittels Rastertunnelspektroskopie charakterisieren. In Vorabeiten konnten wir einen von der Theorie vorhergesagten, universellen Zusammenhang für Spin-1/2 Systeme zwischen der Effizienz der Kondoabschirmung und dem Auftreten von Shiba-Zuständen im supraleitenden Gap experimentell nachweisen. Gleichzeitig wurde der Einfluss kleinster Unterschiede in der atomaren Umgebung für den resultierenden magnetischen Grundzustand deutlich. Wir werden nun die Komplexität der Spinsysteme und der Umgebung erhöhen, um weitere fundamentale Faktoren in das Wechselwirkungsbild zu integrieren. Insbesondere ist es das Ziel zu verstehen, wie höhere Spinzustände der Adsorbate (S>1/2), magnetische Anisotropie oder Austauschkopplungen zu nächsten Nachbarn den magnetischen Grundzustand und die angeregten Zustände beeinflussen. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist nicht nur von fundamentalem Interesse, sondern auch wichtig für die Konzeption von magnetischen Nanostrukturen im Hinblick auf moderne Spintronik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen