Kurzzeitdynamik und Elektron-Phonon Wechselwirkung in Eisen-basierten Supraleitern

• Antragsteller: Professor Dr. Ilya Eremin
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284271498

Die erst 2008 entdeckten eisenbasierten Supraleiter haben supraleitende Sprungtemperaturen von bis zu 55K und werden derzeit weltweit intensiv untersucht. Das Phasendiagramm der eisenbasierten Supraleiter, aufgetragen als Funktion der Temperatur und Dotierung, ist sehr reichhaltig und besitzt neben der supraleitenden Phase unter anderem magnetische und nematische Phasen. Das Ziel des Forschungsantrags IRONIC ist es, präzise formulierte theoretische Studien durchzuführen, um die verschiedenen Arten von Elektron-Gitter Kopplung zu klassifizieren und deren Einfluss auf die Entstehung der magnetischen und supraleitenden Phase besser zu verstehen. Es sollte angemerkt werden, dass das im Rahmen dieser Studien erlangte Wissen langfristig dazu beitragen soll, Materialien zu entwickeln, welche eine noch höhere supraleitende Sprungtemperatur aufweisen. Die wissenschaftlichen Ziele dieses Forschungsantrags lauten wie folgt: (i) Wir weisen darauf hin, dass, trotz mehrerer interessanter experimenteller Durchbrüche bei der Untersuchung der eisenbasierten Supraleiter mit Hilfe von Anregungs-Abfrage- Experimenten, bisher keine vergleichbaren theoretischen Fortschritte erzielt werden konnten. Daher ist es unser erstes Ziel diese Anregungs-Abfrage-Experimente theoretisch besser zu verstehen, um aus diesen quantitative Rückschlüsse auf die Elektron-Gitter Kopplung zu erhalten. Außerdem soll hierdurch die in den eisenbasierten Supraleitern auftretende exotische C4 Phase besser studiert werden. Letzteres wird möglich durch eine Kombination von Landau-Ginzburg Gleichungen, die speziell aus Symmetriebetrachtungen abgeleitet werden, und einem mikroskopischen Ansatz, in welchem die Kurzzeitdynamik des Systems mit Hilfe von dynamischen Bloch-Gleichungen untersucht werden soll. (ii) Das zweite Ziel ist es zu analysieren, wie die Elektron-Gitter Kopplung die magnetischen und nematischen Eigenschaften der eisenbasierten Supraleiter beeinflusst und zu verstehen, welche weiteren Auswirkung für die Supraleitung auftreten. Der wichtigste Aspekt dieses Forschungsantrags ist seine Einzigartigkeit. Bisher liegen nur sehr wenige Arbeiten vor, welche ein theoretisches Modell für die in Anregungs-Abfrage Experimenten erhaltenen Daten der eisenbasierten Supraleiter zur Verfügung stellen. Der unkonventionelle Effekt der Elektron-Gitter Kopplung auf die thermodynamischen Eigenschaften, der magnetischen, nematischen und supraleitenden Phase der eisenbasierten Supraleiter ist, trotz umfangreicher experimenteller Nachweise, bisher kaum theoretisch untersucht worden. Das Projekt ist in drei Aufgaben und sechs untergeordnete Aufgaben eingeteilt. Jeder der beiden Partner ist für je drei untergeordnete Aufgaben verantwortlich. Des Weiteren werden die Aufgaben in Zusammenarbeit mit zwei PhD Studenten bewältigt, welche durch das Projekt finanziert werden. Je ein PhD Student wird von der französischen und der deutschen Seite gestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Paul Indranil