Nanostrukturen aus topologischen Metallen

• Antragsteller: Dr. Maxim Breitkreiz
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418688556

Topologische Metalle sind charakterisiert durch topologisch geschützte Bandberührungspunkte, welche der Dispersionsrelation von elementaren Weyl Fermionen ähneln, wobei in topologischen Metallen die Dispersion in unterschiedlichen Modifikationen auftreten kann. Die Realisierung der chiralen Anomalie in Festkörpern, die mit den Weyl Fermionen assoziiert ist, macht topologische Metalle interessant für die Erforschung fundamentaler physikalischer Gesetze; Gleichzeitig machen die experimentell beobachteten, eigenartigen Transporteigenschaften topologische Metalle zu einer vielversprechenden Klasse von Materialien für technologische Anwendungen. Die theoretische Physik begegnet neuen Herausforderungen, die zum großen Teil mit den Merkmalen der chiralen Anomalie in Verbindung stehen. Ein spezielles Forschungsfeld wo die chirale Anomalie eine interessante Facette zeigt ist die Erforschung von topologischen Metallen von der nano und mesoskopischen Größe. Hier begegnen wir Fragen die sich mit der höchst nichttrivialen Reaktion der chiralen Anomalie auf ihre räumliche Begrenzung beschäftigen. Viele der theoretischen Modelle auf denen unser Verständnis von Festkörpern beruht basieren auf räumlich unbegrenzten Gittern und können die Transporteigenschaften der topologischen Metalle nur unvollständig beschreiben. Die Aufgabe dieses Projekts ist es die theoretischen Modelle topologischer Metalle auf räumlich begrenzte Systeme zu erweitern. Insbesondere werde ich spezielle numerische und analytische Werkzeuge entwickeln für die Berechnung der Antwort auf elektromagnetischen Felder, dabei werden der Effekt der chiralen Anomalie und andere Quanteneffekte berücksichtigt, sowie die Effekte der räumlichen Begrenzung in nichttrivialen Geometrien und der Effekt der Nähe zu supraleitenden Elementen. Das wird die Konstruktion und Erforschung von Nanostrukturen und Heterostrukturen mit supraleitenden Elementen ermöglichen und so neuartige Transportphänomene erklären und vorhersagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen