Auf dem Weg zu künstlichen Kondo Nano-Gitter-Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Huth
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427676771

Der Kondo-Effekt ist eines der wichtigsten Beispiele für die Physik korrelierter Elektronensysteme. In allgemeinster Formulierung bezeichnet er die Konsequenzen der Ankopplung eines lokalisierten und mindestens zweifach entarteten Quantenzustands an ein Bad von Fermionen. Im engeren Sinne versteht man unter dem Kondo-Effekt die Bildung eines magnetischen Singulett-Zustands unter einer charakteristischen Temperatur, der Kondo-Temperatur, wenn ein magnetischer Dopant in ein Wirtsmetall eingebracht wird.Eine wichtige, offene Frage ist, von welcher Natur eine charakteristische Längenskala ist, die sich aus der Kondo-Temperatur und der Fermi-Geschwindigkeit der Leitungselektronen abschätzen lässt. Theoretische Analysen geben für diese Kondo- Abschirmlänge typische Werte von 10 bis 1000 nm an.Im Rahmen dieses Projektes sollen erste Schritte hin zu einer systematischen Analyse der Natur der Kondo-Abschirmung in metallischen, nanoskopischen Systemen unternommen werden. Dabei wird von zwei komplementären Ansätzen ausgegangen.Im ersten Ansatz werden metallische Kondo Einzelelektronentransistoren (EET) basierend auf dem System Platin-Chrom mittels atomlagenweiser Abscheidung von Pt und elektronenstrahl-induzierter Deposition (FEBID) präpariert. Durch Messung der Strom- Spannungs-Charakteristik bei tiefen Temperaturen soll Aufschluss darüber gewonnen werden, ob die Bildung der Kondo-Abschirmwolke in Nanostrukturen beeinflusst wird, wenn diese Abmessungen kleiner als die Kondo-Abschirmlänge werden.Der zweite Ansatz basiert auf nano-granularen Metallen, die mittels FEBID in einem Direktschreibprozess erhalten werden und in denen magnetische Verunreinigungen eingebracht sind. Damit soll die neue Materialklasse der granularen Kondo-Gitter etabliert werden. Es ist zu erwarten, dass Tunnelprozesse zwischen den Kondo-korrelierten metallischen Nanopartikeln bei tiefen Temperaturen kohärent werden und ggf. zu einer granularen Fermiflüssigkeit führen, sofern die Tunnelkopplung hinreichend groß ist. Von großer wissenschaftlicher Bedeutung wird die Frage sein, inwieweit Parallelen zu den Eigenschaften zu kohärenten Kondo-Gittern oder Schwere-Fermion-Systemen auf Basis intermetallischer Verbindungen von Ce, Yb oder U bestehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen