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Projekt
FOR 960: Quantum Phase Transitions
Fachliche Zuordnung
Physik
Förderung
Förderung von 2007 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 48554140
Einer der vielversprechendsten Wege zu neuartigen Zuständen von kondensierter Materie und funktionalen Materialien mit neuen Eigenschaften ist die Untersuchung von Verbindungen, in denen verschiedene Phasen (z. B. magnetisch ordnend und paramagnetisch, elektrisch leitend oder isolierend) zu einander in Konkurrenz stehen. Diese Konkurrenz wird besonders deutlich in der Nähe von Quantenphasenübergängen, bei denen das System von einem zu einem anderen Grundzustand übergeht. Quantenphasenübergänge (QPÜ) sind Phasenübergänge, die im strikten Sinn nur am absoluten Nullpunkt T = 0 vorhanden sind und durch einen Kontrollparameter wie Druck oder Magnetfeld durchlaufen werden. Im Gegensatz zu klassischen Phasenübergängen bei endlicher Temperatur Tc spielen Quanteneffekte eine entscheidende Rolle, da die Fluktuationen, die den Übergang treiben, der Quantenstatistik statt klassischer statistischer Mechanik folgen.
Während QPÜ lange Zeit als Kuriosum der Theoretischen Physik galten, wächst der Einfluss dieses Gebiets auf die Physik in letzter Zeit stark an. Gruppen aus Deutschland haben wichtige Beiträge zu diesem neuen Gebiet der Physik kondensierter Materialien geliefert. Die Forschergruppe beabsichtigt, diese hervorgehobene Position zu stärken. Quantenfluktuationen in der Nähe eines QPÜ beeinflussen die Eigenschaften kondensierter Materie auch bei endlichen Temperaturen, mit einer Vielzahl neuer und unerwarteter Phänomene. Zum Beispiel bricht das Standardmodell für Metalle mit elektronischen Wechselwirkungen, das Landausche Fermi-Flüssigkeitsmodell, in der Nähe eines QPÜ zusammen. Weiterhin werden kleine Energieskalen wichtig, da am QPÜ charakteristische Energien zu Null getrieben werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, neuartige Phasen zu finden.
Im Fokus der Forschergruppe steht die Untersuchung von QPÜ in elektronischen Systemen, in denen elektronische, magnetische oder gitterdynamische Eigenschaften von einem QPÜ dominiert werden. Magnetische Ordnung kann hier durch elektronische Wechselwirkungen oder konkurrierende frustrierte magnetische Wechselwirkungen unterdrückt werden. In einem gemeinsamen Ansatz von experimentellen und theoretischen Gruppen werden vier verschiedene Klassen von Materialien in QPÜ untersucht: intermetallische Verbindungen mit f-Elektronen, schwache itinerante Magnete mit Übergangsmetallen sowie Übergangsmetalloxide und -sulfide. Die Vielfalt der Materialien wird dazu beitragen, Fragen und Probleme eines spezifischen Materials von grundsätzlichen neuen physikalischen Phänomenen zu trennen. Teilnehmende Forschungseinrichtungen sind: Universität Augsburg, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe Dresden, Universität Göttingen, Universität Karlsruhe, Forschungszentrum Karlsruhe, Universität zu Köln, Technische Universität München und Ludwig-Maximilians-Universität München.
Während QPÜ lange Zeit als Kuriosum der Theoretischen Physik galten, wächst der Einfluss dieses Gebiets auf die Physik in letzter Zeit stark an. Gruppen aus Deutschland haben wichtige Beiträge zu diesem neuen Gebiet der Physik kondensierter Materialien geliefert. Die Forschergruppe beabsichtigt, diese hervorgehobene Position zu stärken. Quantenfluktuationen in der Nähe eines QPÜ beeinflussen die Eigenschaften kondensierter Materie auch bei endlichen Temperaturen, mit einer Vielzahl neuer und unerwarteter Phänomene. Zum Beispiel bricht das Standardmodell für Metalle mit elektronischen Wechselwirkungen, das Landausche Fermi-Flüssigkeitsmodell, in der Nähe eines QPÜ zusammen. Weiterhin werden kleine Energieskalen wichtig, da am QPÜ charakteristische Energien zu Null getrieben werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, neuartige Phasen zu finden.
Im Fokus der Forschergruppe steht die Untersuchung von QPÜ in elektronischen Systemen, in denen elektronische, magnetische oder gitterdynamische Eigenschaften von einem QPÜ dominiert werden. Magnetische Ordnung kann hier durch elektronische Wechselwirkungen oder konkurrierende frustrierte magnetische Wechselwirkungen unterdrückt werden. In einem gemeinsamen Ansatz von experimentellen und theoretischen Gruppen werden vier verschiedene Klassen von Materialien in QPÜ untersucht: intermetallische Verbindungen mit f-Elektronen, schwache itinerante Magnete mit Übergangsmetallen sowie Übergangsmetalloxide und -sulfide. Die Vielfalt der Materialien wird dazu beitragen, Fragen und Probleme eines spezifischen Materials von grundsätzlichen neuen physikalischen Phänomenen zu trennen. Teilnehmende Forschungseinrichtungen sind: Universität Augsburg, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe Dresden, Universität Göttingen, Universität Karlsruhe, Forschungszentrum Karlsruhe, Universität zu Köln, Technische Universität München und Ludwig-Maximilians-Universität München.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Projekte
- Dynamics of Correlated Electrons at Quantum Phase Transitions (Antragsteller Bulla, Ralf ; Kehrein, Stefan )
- Heavy-fermion metals and Kondo criticality (Antragsteller Bulla, Ralf ; Vojta, Matthias ; Wölfle, Peter )
- Multiple scales and exotic criticality near quantum phase transitions (Antragsteller Garst, Markus )
- Quantum critical point scenarios in heavy-fermion systems (Antragsteller Gegenwart, Philipp ; Steglich, Frank )
- Quantum criticality in transition-metal oxides and chalcogenides and in frustrated lattices (Antragsteller Büttgen, Norbert )
- Quantum phase transitions in frustrated magnetic systems (Antragsteller Wölfle, Peter )
- Role of the tuning parameter at magnetic quantum phase transitions (Antragsteller von Löhneysen, Hilbert ; Stockert, Oliver )
- Spin dynamics and spin freezing at ferromagnetic quantum phase transitions (Antragsteller Pfleiderer, Christian )
- Tuning the competition between ground states in transition-metal oxides by uniaxial pressure (Antragsteller von Löhneysen, Hilbert )
- Zentralprojekt (Antragsteller von Löhneysen, Hilbert )
Sprecher
Professor Dr. Hilbert von Löhneysen
