SuMaC: Supraleitung und Magnetische Korrelationen

• Antragsteller: Dr. Alexander Wietek
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509755282

Das kollektive Verhalten von Elektronen kann zu einer Vielzahl faszinierender Phänomene führen, die von Hochtemperatur-Supraleitung bis hin zu Quantenspinflüssigkeiten in frustrierten Magneten reichen. Während starke Korrelationen und die quantenmechanische Natur der Elektronen die wesentlichen Bestandteile dieser Phänomene sind, erschweren sie auch das Bemühen, diese zu verstehen und quantitative Vorhersagen zu treffen. Numerische Methoden für die Quantenvielteilchenphysik haben sich jedoch in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt und gezeigt, dass Lösungen für wichtige offene Probleme im Feld der stark korrelierten Elektronen heute möglich sind. Dieses Projekt hat zum Ziel, die Physik des Hubbard Modells unter Verwendung moderner Tensor-Netzwerk Methoden bei endlicher Temperatur zu untersuchen. Sowohl das Hubbard Modell als Beschreibung der Kuprat-Supraleiter als auch ein moiré-Hubbard Modell, das neuere verdrehte moiré Materialien beschreibt, werden untersucht, um die folgenden Fragen zu beantworten: Zeigt das Hubbard Modell Supraleitung? Welche Beziehung besteht zwischen magnetischen, supraleitenden und Streifenordnungen? Wie wirken sich Elektronendichte, geometrische Frustration und Wechselwirkungsstärke auf die Übergangstemperaturen aus? Was ist die Natur des Pseudogap-Regimes in den unterdotierten Kupraten? Was bewirkt ein Magnetfeld und können Quantenoszillationen neuartige Materiezustande nachweisen? Wird bei niedrigen Temperaturen ein temperaturlinearer spezifischer Widerstand realisiert, der auf seltsame Metallizität hinweist? Als zweite Forschungsrichtung wird der Wärmetransport in zweidimensionalen Quantenmagneten untersucht. Der Wärmetransport ist empfindlich gegenüber ladungsneutralen Anregungen und kann so die Dynamik exotischer Mott Isolatoren untersuchen. Bestimmte Quantenspinflüssigkeiten manifestieren sich dadurch, dass sie eine quantisierte thermische Hall-Leitfähigkeit zeigen. Ziel ist es, grundlegende Wärmetransporteigenschaften von frustrierten Quantenmagneten zu ermitteln. Dazu gehören frustrierte Heisenberg-Modelle auf dem Quadrat- und Dreiecksgitter, die sowohl für Kuprat- als auch für organische Supraleiter relevant sind, sowie das Kitaev-Heisenberg Modell im Magnetfeld als effektives Modell für verschiedene mögliche Spinflüssigkeitsmaterialien. Die Auswirkungen der Spin-Phonon Kopplung auf den Wärmetransport werden thematisiert. Diese beiden Ziele werden durch die Entwicklung neuartiger Matrix-Produkt-Zustands Methoden grundlegend unterstützt, um Simulationen bei endlichen Temperaturen zu erreichen, welche sowohl statische als auch dynamische Observablen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen