Ordnungsphänomene in dimerisierten Mott-Isoloatoren auf Dreiecksgittern: Einfluss der elektronischen Korrelationen und Kopplung zu den Anionen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Dressel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286791755

Wir wollen Ordnungsphänomene in dimerisierten Mott-Isolatoren auf Dreiecksgittern untersuchen und insbesondere den Einfluss der elektronischen Wechselwirkungen und der Kopplung zum Gitter verstehen. Das bekannteste Beispiel der hier interessierenden Materialklasse ist das Ladungstransfersalz kappa-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3, welches in den letzten Jahren intensiv untersucht wurde, da es wahrscheinlich die erste Realisierung einer Spin-Flüssigkeit darstellt. Hier sollen nun zwei neue kappa-BEDT-TTF Systeme betrachtet werden, in welchen wichtige Parameter variiert werden konnten:1. Einerseits ist dies die Hg-Familie, bei welcher die effektiven Korrelationen aufgrund der schwächeren on-site Coulomb-Abstoßung verringert sind. Die Dimere sind zwar weiterhin auf einem frustierten Dreiecksgitter angeordnet, zeigen aber bei niedrigen Temperaturen Ladungsordnung, d.h. die Coulomb-Abstroßung zwischen den Dimeren wird relevant.2. Andererseits untersuchen wir das neue Ag-Analogon, welches eine andere Struktur der Anionen besitzt, inbesondere eine unterschiedliche Kopplung der BEDT-TTF Moleküle zu den Anionen. Dies erlaubt uns, die Hypotese zu testen, dass Frustration und intrinsische Unordnung in den Anionenschichten die Ladungsdynamik in den BEDT-TTF Ebenen maßgeblich beeinflusst. Durch chemische Variation und externen Druck können wir die wichtigen Wechselwirkungen variieren und beobachten, wie sich die physikalischen Eigenschaften verändern. Insbesondere wollen wir untersuchen: (i) den Metall-Isolator-Übergang mittels Transportmessungen, (ii) das Ladungsungleichgewicht auf den Dimeren durch Vibrationsspektroskopie, (iii) die Ladungsanregungen mittels optischer Spektroskopie und (iv) die dielektrischen Relaxationen durch dielektrische Spektroskopie. (v) Neben den elektrischen sollen auch die magnetischen Eigenschaften betrachtet werden, indem die Suszeptibilität mittels eines SQUID und Drehmoment-Magnetometers gemessen wird, und die magnetischen Eigenschaften mittels ESR-Spektroskopie untersucht werden. (vi) Die Experimente werden durch numerischen Arbeiten zu den elektronischen und Schwingungseigenschaften abgerundet. Ziel ist die Frage der kollektiven Ladungsanregungen und die Kopplung von Ladung und Spin in den kappa-Verbindungen zu klären. Dabei soll die Möglichkeit von elektronischer Multiferroizität in organischen Materialien geklärt werden und sowie die möglichen Anwendungen in der Zukunft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kroatien
• Kooperationspartnerin: Dr. Silvia Tomic