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Projekt
Auf der Suche nach einem quantenkritischen Punkt – Thermodynamische Untersuchungen der supraleitenden und inkohärenten Metall Phasen in verdrehtem Doppelschicht-Graphen
Antragsteller
Professor Dr. Dmitri K. Efetov
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535146365
Das übergeordnete Forschungsziel dieses Projekts besteht darin, die Thermodynamik der Bildung korrelierter elektronischer Phasen aus einem inkohärenten Metallzustand, durch spezifische Wärme Messungen in verdrehten Graphen Doppellagen (MATBG) zu untersuchen. Mit solchen Messungen wollen wir einen quantenkritischen Punkt im Phasendiagramm dieses Systems lokalisieren und mikroskopische Einblicke in die ihn umgebenden geordneten Phasen gewinnen. Der Mechanismus der Bildung hochgeordneter Zustände wie Supraleiter oder Magnete aus einer inkohärenten Metall-Phase in der Nähe eines quantenkritischen Punktes ist ein großes Rätsel, über das bei einer Vielzahl korrelierter Materialien berichtet wird, aber es bleibt bis heute eines der größten offenen Fragen in der modernen Physik der kondensierten Materie. Die jüngste Entdeckung flacher Bänder und der Nachweis starker elektronischer Korrelationen, Supraleitung, Magnetismus und einer inkohärenten Metallphase in MATBG haben diesen Status quo verändert. Aufgrund seiner beispiellosen Einstellbarkeit, die die Steuerung der elektronischen Bandstruktur und der Position des Fermi-Niveaus ermöglicht, eröffnete es enorme neue Möglichkeiten bei der Untersuchung dieser stark korrelierten Phasen, die nun die Untersuchung der Entstehung korrelierter Phänomene in fermionischen Systemen ermöglichen, in kontinuierlicher Weise. In den letzten Jahren hat meine Gruppe alle notwendigen Techniken etabliert, um eine detaillierte Untersuchung der elektronischen Wärmekapazität in MATBG durchzuführen, nämlich die Arbeit zur Herstellung von MATBG-Heterostrukturen und die Fähigkeit, die elektronische spezifische Wärme mesoskopischer 2D-Materialien durch eine Kombination aus Johnson-Noise-Thermometrie und Lasererwärmung zu messen. Die Untersuchung der spezifischen Wärme im quantenkritischen Zustand von MATBG könnte dazu beitragen, das seit langem bestehende Rätsel um die Natur dieses inkohärenten metallischen Hintergrunds und seine Beziehung zur supraleitenden Phase zu lösen. Die Verwendung von MATBG für diese Studie wird eine hochgradig anpassbare Plattform bieten, die es ermöglicht, eine noch unerforschte Beobachtungsgröße in diesem System zu untersuchen: die elektronische spezifische Wärme. Damit werden wir zum ersten Mal thermodynamische Messungen an einem neuen und beispiellos abstimmbaren Mitglied der Familie der inkohaerenten Metalle durchführen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
