Wechselspiel zwischen Ladungsordnung und magnetischer Ordnung in Seltenen-Erd-Nickeldicarbiden.

• Antragstellerin: Dr. Sofia Michaela Souliou
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441231589

Der Schwerpunkt dieses Antrags liegt in der Untersuchung des Wechselspiels zwischen Ladungsdichtewellen und magnetischer Ordnung in den Seltene-Erden-Nickeldikarbiden. Ladungsdichtewellen (LDW) werden in fast allen RNiC2 (R – Seltene Erde) beobachtet, wobei die Übergangstemperatur linear mit dem Einheitszellenvolumen skaliert und sowohl kommensurable als auch inkommensurable Periodizitäten in Bezug auf das Kristallgitter vorkommen. Die 4f magnetischen Momente der Seltenen Erden ordnen bei tieferen Temperaturen als die LDW, wobei sie ferro- und antiferromagnetische Zustände ausbilden, deren Ordnungsvektoren mit denen der LDW entweder übereinstimmen oder verschieden sein können.Obwohl ein klarer Zusammenhang zwischen beiden Ordnungen besteht, ist dieser verschieden für die unterschiedlichen Seltenen Erden und hängt in unbekannter Weise von den Details der LDW und der magnetischen Zustände ab. Unklar ist auch der mikroskopische Mechanismus, der zur LDW führt, die Parameter, welche ihre Charakteristiken beeinflussen, sowie die Bedeutung des Fermi-Flächen-Nestings. Eine zentrale Frage spielt hierbei die Rolle der Gitterdynamik. Trotz indirekter Anzeichen für weiche Phononen gibt es für die gesamte Familie keine Studien, welche die Gitterdynamik und deren Bedeutung für das Auftreten der LDW und deren Wechselwirkung mit magnetischer Ordnung untersuchen.Wir schlagen ein Arbeitsprogramm vor, welches diese offenen Fragen angeht, indem es Probenherstellung, Streuexperimente (sowohl im Labor als auch am Synchrotron)und Phononenspektroskopie zusammen mit Dichtefunktionalrechnungen vereint. Insbesondere werden wir Einkristalle mehrerer ausgewählter Mitglieder der RNiC2 Familie züchten und charakterisieren, um eine umfassende und vergleichende Studie der umfangreichen magnetischen und LDW Landschaft zu erhalten. Die Eigenschaften der LDW, ihre Entwicklung über den magnetischen Phasenübergang und ihre Verbindung zum Fermi-Flächen-Nesting werden wir mit Hilfe von Röntgenstreuung und diffuser Streuung untersuchen und mit den Ergebnissen der Bandstrukturrechnungen vergleichen. Wir werden Ramanspektroskopie benutzen, um die Phononen im Zonenzentrum, die LDW-Lücke und -Moden, sowie die magnetischen Anregungen und ihre mögliche Kopplung zu Gitter und LDW-Moden zu studieren. Das Vorhandensein und die Eigenschaften von weichen Phononen im Zusammenhang mit der LDW und den magnetischen Ordnungsvektoren werden wir mit Hilfe von inelastischer Röntgenstreuung untersuchen und mit Berechnungen der Gitterdynamik und der Elektron-Phonon-Kopplung vervollständigen.Unser Projekt wird zum wachsenden wissenschaftlichen Verständnis des Wechselspiels zwischen elektronischen Ordnungen unterschiedlicher Herkunft in der Festkörperphysik beitragen und einen Überblick über die Rolle der Phononen bei diesen Phänomenen geben. Schließlich wird es uns erlauben, die Grenzen der klassischen Theorie der nesting-getriebenen LDW in einem realen System mit quasi-1D Struktureigenschaften zu testen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen