Untersuchung der Spin-, Ladungs- und orbitalen Ordnung in Übergangsmetalloxiden mit Hilfe der Neutronen-, Röntgen- und Synchrotron-Diffraktion

• Applicant: Dr. Clemens Ulrich
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5436535

Systeme mit stark korrelierten Elektronen zeigen faszinierende Eigenschaften wie die Supraleitung in den Kupraten oder den kolossalen Magnetowiderstand in den Manganaten. Hierbei spielen Effekte der Spin-, Ladungsträger- und orbitalen Ordnung der nur teilweise besetzten tiefer liegenden d-Orbitale eine fundamentale Rolle. Unsere kürzlich durchgeführten theoretischen sowie experimentellen Untersuchungen haben ergeben, dass die Dynamik der Orbitale wesentlich die magnetischen Eigenschaften beeinflusst. Dieser Aspket wurde bei den bisherigen theoretischen Betrachtungen völlig außer Acht gelassen. Die präzise Kenntnis der Kristallstruktur ist hierbei von fundamentaler Bedeutung, da vor allem etwaige Verzerrungen innerhalb der Perovskitstruktur einen maßgeblichen Einfluss auf die elektronische Struktur und somit die Anordnung der Orbitale haben. Ein weiteres Schlüsselelement ist die genaue Kenntnis der magnetischen Struktur, insbesondere der genauen Spin-Richtung. Je nach dem Zustand der orbitalen Ordnung kann es hier zu Abweichungen von der idealen ferro- oder antiferromagnetischen Struktur kommen. Dies äußert sich z.B. in einer Verkippung der Spins oder einer Reduzierung des magnetischen Moments. Zielsetzung dieses Projektes ist es, systematisch die strukturellen und insbesondere die magnetischen Eigenschaften von Übergangsmetalloxiden mit pseudokubischer Perovskitstruktur (im Besonderen von Titanaten und Vanadaten) mit Hilfe der Neutronendiffraktion zu untersuchen. Den Schwerpunkt soll hierbei die Einkristall-Diffraktion am Instrument E5 des Hahn-MeitnerInstituts in Berlin bilden. Falls erforderlich, sollen zusätzlich hochauflösende Pulverdiffraktionsmessungen mittels Neutronen-, Röntgen- oder Synchrotron-Strahlung durchgeführt werden. Des weiteren ist geplant, die Besetzung der 3d-Orbitale mit Hilfe der g-Diffraktion experimentell zu bestimmen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Peter Horsch