Magnetismus und Transporteigenschaften ternärer Eisenchalkogenide mit reduzierter Dimension

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Hans-Albrecht Krug von Nidda
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410409371

Das geplante Forschungsvorhaben konzentriert sich auf die Untersuchung ternärer Eisenchalkogenide AFeX2 (A = K, Rb, Cs, Tl; X = S, Se) mit eindimensionaler (1D) Ketttenstruktur und A(1-x)Fe(2−y)X2 (A = K, Rb; X = S, Se) mit zweidimensionaler (2D) Schichtstruktur. Erstere zeigen einen antiferromagnetischen Phasenübergang bei vergleichsweise hohen Temperaturen, letztere sind für Stöchiometrien nahe 2:4:5 Supraleiter bei Übergangstemperaturen oberhalb von 30 K mit koexistierender antiferromagnetischer Ordnung. Das Projekt umfasst das volle Spektrum von Studien: (i) Synthese von Einkristallen hoher Qualität, (ii) detaillierte Untersuchung ihrer physikalischen Eigenschaften mit mehreren komplementären experimentellen Methoden, (iii) eingehende konventionelle Analyse der aufgenommen Daten, Identifizierung von Artefakten in Zusammenhang mit der reduzierten Dimension der Materialien und (iv) Entwicklung eines selbstkonsistenten vereinheitlichten Analyseverfahrens auf der Grundlage von modernen ab-initio Studien von Bandstruktur, elektronischer Zustandsdichte, Spin- und Ladungsverteilung, elektrischem Feldgradient, Phononendispersion und elementspezifischer Phononenzustandsdichte. Der Satz experimenteller Daten aus Wärmekapazität, Magnetisierung, Infrarotabsorption, Elektronenspinresonanz und Mössbauerspektroskopie soll konsistent mit Hilfe dieser ab-initio Rechnungen ausgewertet werden. Diese erweiterte Analyse soll eine solide Grundlage für die Entwicklung von Spinketttenmodellen bilden, die es erlauben, den ungewöhnlichen linearen Anstieg der magnetischen Suszeptibilität mit zunehmender Temperatur zu verstehen, der in vielen der quasi-eindimensionalen Eisenchalkogenide oberhalb der Néeltemperatur beobachtet wird. Quantenstatistische Modelle der magnetischen Suszeptibilität von Spinkettensystemen sollen entwickelt und auf der Datengrundlage unserer Messungen verifiziert werden. Die gemeinsamen Bauelemente aus FeX4 Tetraedern motivieren die vergleichende Untersuchung von 1D antiferromagnetischen Spinketten und 2D supraleitenden Schichtstrukturen mit dem Fokus auf den Korrelationen von Magnetismus und Supraleitung. Die Unterstützung dieses Projekts durch DFG und RFBR wird die bestehende Zusammenarbeit zwischen den Gruppen aus Augsburg und Kazan stärken und die Synergie beider Arbeitsgruppen fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Professor Dr. Lenar Rafgatovich Tagirov; Professor Dr. Dmitrii Taurskii; Dr. Vladimir Tsurkan