Auf der Suche nach Kagome-Weyl-Semimetallen vom Typ III.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Bernd Büchner; Dr. Sabine Wurmehl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545855024

Topologisch nicht-triviale Semimetalle stehen derzeit im Mittelpunkt der Forschung in der Physik der kondensierten Materie, nicht nur wegen ihrer ungewöhnlichen Eigenschaften, sondern auch wegen ihrer potenziellen Anwendungen in einer neuen Generation von Elektronik für Quantencomputer und Spintronik. Dirac-Semimetalle (DSM) und Weyl-Semimetalle (WSM) sind dreidimensionale Phasen der Materie mit lückenlosen elektronischen Anregungen, die sowohl durch Topologie als auch durch ihre Symmetrie geschützt sind. Dirac- und Weyl-Semimetalle haben eine typische konische Dispersion und eine punktförmige Fermi-Oberfläche, ihre Elektronenbanddispersion muss nicht der Lorentz-Invarianz gehorchen. Dadurch können die Dispersionskegel gekippt werden, was zu neuen Banddispersionen führt, die als Weyl/Dirac-Punkte der Typen II und III bzw. Weyl/Dirac-Semimetalle der Typen II und III bezeichnet werden. Bisher wurde kein Material als Weyl-III-Semimetall experimentell verifiziert. Das Ziel des aktuellen Projekts ist es, diese Lücke durch die Arbeit eines internationalen Teams mit PL aus Dresden und Kiev zu schließen. Die PL vereinen renommierte Expertise in der Kristallzüchtung, der Charakterisierung magnetischer und thermodynamischer Eigenschaften und der Erforschung elektronischer Strukturen sowohl durch ARPES als auch durch elektronische Transportmessungen, unterstützt durch Theorie in einem interdisziplinären Projekt. Wir konzentrieren uns auf die Erforschung von weniger oder bisher gar nicht untersuchten Co-basierten Shanditen als Kandidaten für Kagome-Semimetalle. Insbesondere werden wir systematisch magnetische Co3M2(S,Se)2-Shandite mit M= Sn,In,Pb,Ge untersuchen, die als Weyl-III-Semimetall vorhergesagt wurden. Wir werden Dotierung und chemischen Druck nutzen, um ihre jeweilige elektronische Struktur zu kontrollieren und zu modifizieren. Durch Kombination der mit komplementären Methoden erhaltenen Ergebnisse werden wir ein besseres Verständnis des Einflusses der nicht-trivialen Topologie auf die Eigenschaften von Weyl-Semimetallen auf Shandit-Basis erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Alexander Kordyuk