Ligandenfeld Erweiterung der Dynamischen Molekularfeld Theorie für (negative) Ladungstransfer Übergangsmetalloxide

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Hansmann
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424257679

Das beantragte Projekt ist auf die theoretische Behandlung von stark-korrelierten Elektron Materialien fokussiert. Insbesondere wollen wir uns mit Übergangsmetalloxiden (TMOs) auseinandersetzen die zur Klasse der „(negativen) Ladungstranfer“ Systeme gehören. Der Grund für unser Interesse an diesen Materialien sind ihre reichhaltigen Phasendiagramme und teils exotischen Grundzustände (z.B. Hochtemperatur Supraleitung). Als funktionelle „Bauteile“ werden viele dieser Systeme bereits verwendet, ohne dass wir ein zufriedenstellendes theoretisches Verständnis von Ihnen haben. Letzteres liegt auch an spezifischen mikroskopischen Eigenschaften der Materialien (nämlich der starken Hybridisierung von Übergangsmetall d- und Sauerstoff p- Zuständen), welche in bisherigen theoretischen Studien oft nur unzureichend behandelt wurden. Konkret schlagen wir für die angestrebten Materialstudien eine spezielle konzeptionelle Cluster-Erweiterung der sog. Dynamischen Molekularfeld Theorie vor, welche in engem Zusammenhang mit der sogenannten Ligandenfeld Theorie aus dem Feld der Komplex Chemie steht und uns erlaubt Übergangsmetall d- und Sauerstoff p- gleichzeitig und auf demselben Näherungsniveau zu behandeln. Wir zeigen anhand von einzelnen Testfällen die technische Machbarkeit unserer Methode und stellen einen Plan für die zu Behandelnden Modelle/Materialien auf. In einer ersten Phase wird das sogenannte Emery Modell für die Kuprat Hochtemperatur Supraleiter behandelt, welches eines der einfachsten nicht-trivialen Modelle für Ladungstransfer TMOs darstellt. Ein ganz zentrales Ziel unserer numerischen Studie wird die Berechnung der magnetischen Zweiteilchen Antwortfunktion sein (d.h. die dynamische magnetische Suszeptibilität), welche einen viel höheren Informationsgehalt hat als die Einteilchen-Spektralfunktion. Konkret zielen wir auch auf ein ungelöstes Rätsel für die magnetische Antwortfunktion der Kuprate in NMR Experimenten ab. Im Anschluss werden wir uns mit zwei weiteren Ladungstransfer Materialien beschäftigen: Chromoxide und Seltenerd-Nickelate. In beiden Fällen finden wir spannende Phasenüberänge (insbesondere zu magnetisch- bzw. orbital- geordneten Grundzuständen) und starke Indizien für die Relevanz der expliziten Behandlung der Sauerstoff p- Elektronen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen