Josephson Spektroskopie gebundener Zustände auf Supraleitern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Franke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391376636

Die lokale Austauschwechselwirkung einer magnetischen Nanostruktur mit einem Supraleiter führt zu reichhaltigen physikalischen Phänomenen, wie zum Beispiel Shiba-Zuständen und festkörperbasierten Majoranazuständen. Letztere werden insbesondere in jüngster Zeit intensiv erforscht, weil sie vielversprechende Optionen für Quantencomputer bieten. In diesem Projekt vereinen zwei experimentell arbeitende Gruppen aus Berlin und Grenoble ihre komplementären Ansätze, um fundamentale Aspekte des Wechselspiels von Magnetismus und Supraleitung auf der Nanoskala besser zu verstehen. Insbesondere ist es das Ziel, experimentelle Signaturen von topologischen Zuständen in ein- und zweidimensionalen magnetischen Nanostrukturen auf Typ I Supraleitern herauszuarbeiten. Die Berliner Gruppe ist durch ihre Expertise in der Untersuchung von Shiba-Zuständen an einzelnen magnetischen Atomen und Molekülen mittels Rastertunnelmikroskopie- und spektroskopie (STM/STS) ausgewiesen. Die Grenobler Gruppe trägt durch ihre Expertise in Transportexperimenten an Nanostrukturen und mit supraleitenden Kontakten zu dem Projekt bei. Zusammen werden die Gruppen Josephson-Rastertunnelmikroskopie etablieren. Diese Methode wird es uns erlauben, den Ordnungsparameter der Supraleitung lokal um magnetische Atome, ein-dimensionale und zwei-dimensionale Nanostrukturen zu bestimmen. Diese Ergebnisse schliessen eine Lücke zu theoretischen Vorhersagen der Renormalisierung der induzierten supraleitenden Energielücke. In einem weiteren Schritt werden wir Mikrowellen in das STM einkoppeln, welche es uns erlauben werden, gleichzeitig auch Shapiro-Stufen zu detektieren. Die komplementären Ergebnisse aus den Messungen der lokalen Zustandsdichte, des kritischen Josephsonstroms und der Shapirozustände werden es uns erlauben, Signaturen möglicher topologischer Zustände in induzierter Supraleitung zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Dr. Clemens Winkelmann