Erforschung emergenter Eigenschaften in zweidimensionalen metallorganischen Quantenmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Johannes V. Barth; Ignacio Piquero-Zulaica, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531278475

Das aufstrebende Gebiet der 2D-Quantenmaterialien wurde durch die Entdeckung von langreichweitiger magnetischer Ordnung, starken Korrelationen, Supraleitung und flat-band-Engineering in einzelnen oder kombinierten Schichtstrukturen angeregt. Die wissenschaftliche Zielsetzung des vorliegenden Vorschlags umfasst die systematische Erforschung dieser faszinierenden physikalischen Phänomene mit 2D-Metall-organischen Gerüstmaterialien (2D-MOFs), die entweder auf atomar wohldefinierten Edelmetallkristalloberflächen hergestellt, graphene oder mit 2D-Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMDs) wie supraleitendem NbSe2 kombiniert werden, um neuartige 2D-MOF/TMD Heterostrukturen zu realisieren. Mit Hilfe eines multitechnischen methodischen Ansatzes (insbesondere Rastertunnelmikroskopie/-spektroskopie, winkelaufgelöste Photoelektronen-spektroskopie, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie, Beugung niederenergetischer Elektronen sowie magnetischer Röntgen-Zirkulardichroismus) in Kombination mit Dichtefunktionaltheorieberechnungen werden wir neue 2D-MOFs erforschen, die Perspektiven für kooperativen Magnetismus, topologische Zustände und Supraleitung bieten. Unsere Forschungsstrategie erfordert ein atomar präzises Design und die Herstellung der vorgeschlagenen neuartigen 2D-Quantenmaterialien im Ultrahochvakuum (UHV). Die sorgfältig entworfenen molekularen Vorläufer werden von synthetischen Chemikern in hoher Reinheit bereitgestellt, und es werden Protokolle entwickelt, um Metallatome zu integrieren und qualitativ hochwertige metallorganische Schichten im UHV herzustellen. Geeignete TMD-Proben werden durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) hergestellt. Diese umfangreiche wissenschaftliche Tätigkeit stützt sich auf die hochentwickelte experimentelle Infrastruktur unseres Lehrstuhls. Wir erwarten, dass die geplanten Fortschritte das Gebiet der Quantenwissenschaft und -technologie beeinflussen werden, indem sie einen neuen Designansatz für funktionale Heterostrukturen mit neuartigen Eigenschaften schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Christian Back; Professor Dr. Frank Ortmann
• Kooperationspartner: Professor Dr. Fernando Bartolomé; Dr. Jorge Lobo-Checa