Zusammenspiel zwischen Supraleitung und Lokalisierung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Igor Gornyi
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277365008

Ein zentrales Forschungsgebiet der Physik der kondensierten Materie ist die theoretische Vorhersage, die Klassifizierung und die Beschreibung, sowie die experimentelle Untersuchung verschiedener Phasen. Das Projekt ist den theoretischen Untersuchung von Phasenübergängen zwischen den supraleitenden, metallischen und isolierenden Zuständen in ungeordneten wechselwirkenden Systemen gewidmet. Das Grundproblem ist das Zusammenspiel zwischen Supraleitung, Unordnung und elektronischen Korrelationen. Das Projekt ist ausgerichtet auf die Untersuchung von zweidimensionalen ungeordneten supraleitenden Strukturen. Eine der zentralen Fragen in diesen Systemen ist die Natur und die Universalität des Supraleiter-Isolator-Übergangs, sowie der Charakter des Transports in seiner Nähe. Der Supraleiter-Isolator-Übergang gehört zu einer breiten Klasse von störungsinduzierten Quantenphasenübergängen, in die auch der Anderson-Metall-Isolator-Übergang und der Quanten-Hall-Übergang fällt. Lokalisierungs-Delokalisierungs-Quantenphasenübergänge bilden einen sich aktiv entwickelnden Bereich der Festkörperphysik. Effekte, verursacht durch Elektron-Elektron-Wechselwirkungen an den Übergängen, sind eine der zentralen Forschungsrichtungen. Kritische Eigenschaften in den entsprechenden quantenkritischen Regimen sind durch das Zusammenspiel von Unordnung und wechselwirkungsgesteuerten quantenkohärenten Effekten bestimmt. Das Projekt soll ein zusammenhängendes Bild vom ungeordneten Supraleiter mit allen Schlüsselbestandteilen (supraleitende Korrelationen, Multifraktalität und Elektron-Elektron-Wechselwirkungen in verschiedenen Kanälen) entwickeln. Der Schwerpunkt liegt auf die supraleitende Eigenschaften von dünnen Filmen und neuen Materialien für Hochtemperatursupraleitung. Das wichtigste Ziel ist das Phasendiagramm zu entwickeln, welches die verschiedene Zustände der stark korrelierten zweidimensionalen Systemen beschreibt. Weitere Ziele des Projekts sind von besonderer Bedeutung für die Suche nach Hochtemperatur-Supraleitung in neuartigen Materialien. Methodisch ist geplant, das wechselwirkende Sigma-Modell mit den Beiträgen aus dem Cooper-Kanal zu verallgemeinern, um zusätzliche Korrelationsmechanismen und unkonventionelle Symmetrien einzufügen. Der Arbeitsplan besteht aus den drei miteinander zusammenhängenden Aufgaben: 1. Entwickelung der umfassenden Theorie des Supraleiter-Isolator-Übergangs in zweidimensionalen Strukturen. 2. Untersuchung des supraleitenden Berezinsky-Kosterlitz-Thouless-Übergangs in ungeordneten Filmen. 3. Identifizierung der Möglichkeiten der störungsinduzierten Erhöhung der Supraleitung in neuartigen Materialien und Nanosystemen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen