Ab initio Untersuchungen der Anregungen Spin-Bahn gekoppelter Materialien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Roser Valenti
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411289067

Es ist eine herausfordernde Aufgabe, exotische magnetische Zustände wie Spin Flüssigkeiten und ihre Anregungen zu verstehen. Hierbei ergeben sich zwei Hauptschwierigkeiten. (i) Für Materialien, in welchen derartige Zustände möglicherweise realisiert sind, fehlt i.A. eineausreichende experimentelle Beschreibung. (ii) Exotische Zustände kommen darüber hinaus nur selten in der Natur vor. Von besonderem Interesse sind daher Spin-Bahn gekoppelte Quantenmagnete, welche teilweise durch das Kitaev Modell beschrieben werden und in denen daherunkoventionelle Zustände realisiert sein könnten.Ziel des Projekts ist es, zu dem ersten der genannten Punkte beizutragen und die Theorie von Spin-Bahn gekoppelten Quantenmagneten derart weiter zu entwickeln, dass ihre Anregungen und dieexperimentellen Eigenschaften vertieft verstanden werden können. Im Fokus der vorgeschlagenen Untersuchungen sollen insbesondere der thermische Transport und spektroskopische Eigenschaften stehen. In Bezug auf die Methoden sollen dabei numerische Vielteilchen-Techniken eingesetzt werden, wie exakte Diagonalisierung, Molekularfeld-Näherungen und semiklassische Störungstheorie. Der relevante Pseudo-Spin Hamiltonian wird dabei zunächst mit Hilfe von ab-initio Dichtefunktionaltheorie und Projektionsmethoden hergeleitet und in einem zweiten Schritt dann mit den passenden Vielteilchenmethoden in Bezug auf die experimentell relevantenAntwortfunktionen untersucht.Im weiteren Verlauf planen wir eine ab-initio Plattform zu entwicklen, die es erlaubt, Verbindungen mit speziellen Spin-Wechselwirkungen systematisch zu untersuchen und alspotentielle Kandidaten für Materialien mit exotischen Zuständen vorzuschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen