Displace Drude Peak: Optische Untersuchungen der dynamischen Lokalisierung in niedrigdimensionalen organischen Leitern

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Dressel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567253715

Die optischen Eigenschaften korrelierter Elektronensysteme zeigen oft deutliche Abweichungen von dem einfachen metallischen Verhalten: bei kleinen Frequenzen sieht man Anzeichen einer Lokalisierung, was die niederfrequente Leitfähigkeit reduziert und zu einem Maximum bei endlichen Frequenzen führt ("Displaced Drude Peak"). In einer Theorie der dynamischen Lokalisierung wird die optische Leitfähigkeit durch Streuung der Elektronen an bosonischen Anregungen mit zunehmender Temperatur deutlich unterdrückt. Durch diesen stochastischen und dynamischen Prozess ist Quantenlokalisierung auch ohne statische Unordnung möglich. Um diese theoretischen Vorhersagen experimentell zu verifizieren, planen wir systematische optische Messungen an niedrigdimensionalen korrelierten Elektronensystemen, wobei unser besonderes Augenmerk dem Auftreten eines Maximums in der optischen Leitfähigkeit im infraroten Spektralbereich gilt. Wir haben vor, gut charakterisierte zweidimensionale organische Leiter mit unterschiedlichen elektronisch korrelierten Grundzuständen zu untersuchen; solche, die Ladungsordnung ausbilden, schwachen Antiferromagnetismus zeigen oder als Quantenspinflüssigkeit diskutiert werden. Hierbei können wir auf verschiedene Kristallsysteme zurückgreifen und geeignete Substitutionen durchführen, um Materialien mit unterschiedlich starken elektronischen Wechselwirkungen zu erzielen und deren Bandfüllung zu variieren. Durch optische Reflexionsmessungen bis hinunter zu T = 4 K erhalten wir Aufschluss über die elektrodynamischen Eigenschaften und können die charakteristische Temperaturabhängigkeit des niederfrequenten optischen Verhaltens analysieren sowie das lokale Maximum ("Displaced Drude Peak") verfolgen. Wir wollen die experimentellen Resultate mit der detaillierten Theorie und den numerisch exakten Ergebnissen analysieren, die genau zur Beschreibung dieser Systeme entwickelt wurden, um Einblick in die relevanten Spin- und Ladungsfluktuationen zu ermöglichen. So können wir Informationen darüber erhalten, wie die Elektronen diese kollektiven Fluktuationen spüren, wie dies mit der Korrelationsstärke zunimmt und wie das Verhalten vom magnetischen Grundzustand abhängt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen