Ferromagnetische Uranbasierte Supraleiter: formale 5f Konfiguration und Grad der Covalence.

• Antragstellerin: Dr. Andrea Severing
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567326535

Der formale Oxidationszustand, hier als formale Konfiguration bezeichnet, sowie der Grad der Kovalenz in ferromagnetischen, uranbasierten Supraleitern sollen bestimmt werden. Uran-Intermetallverbindungen zeigen eine Vielzahl komplexer Eigenschaften, darunter das gleichzeitige Auftreten von Ferromagnetismus und Supraleitung. Diese Phänomene entstehen durch das komplexe Zusammenspiel von Bandbildung und Elektronenkorrelationen der 5f-Elektronen. Allerdings bleibt eine quantitative Beschreibung der elektronischen Struktur dieser Materialien eine offene Frage – insbesondere, ob ein itineranter Ansatz oder ein eingebettetes „Impurity“-Modell, das explizit lokale Freiheitsgrade berücksichtigt, als bessere Grundlage dient. Experimentelle Informationen sind rar, unter anderem weil die begrenzte Anwendbarkeit eines Single-Slater-Determinanten-Ansatzes nicht unmittelbar erkennbar sind. Beispielsweise sind Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS)-Spektren oft breit, sodass atomare Multiplettstrukturen verdeckt werden, während Spektren der Photoelektronenspektroskopie (PES) typischerweise eine breite Hauptemissionslinie mit höchstens einem Satelliten zeigen. Dieser Mangel an Informationen führt häufig zu widersprüchlichen Interpretationen der Röntgendaten von Uran-Intermetallverbindungen. In jüngster Zeit wurde die inelastische Valenzband Röntgenstreuung (VB-RIXS) an den U M4,5-Kanten mit hoher Auflösung verfügbar, mit der direkt 5f-5f- (Multiplett-) Anregungen gemessen werden können, die ein Fingerabdruck der formalen 5f-Konfiguration sind. Darüber hinaus haben wir eine Methode entwickelt, um zuverlässige, materialspezifische Parameter für „Density Functional Theory“ plus „Dynamical Mean-Field Theory“ (DFT+DMFT) Rechningen. Durch die Ausnutzung der energieabhängigen Photoionisations-Wirkungsquerschnitte in der Valenzband-Photoelektronenspektroskopie (VB-PES) können wir die korrelierten 5f-Zustände von den nicht-korrelierten, nicht-5f-Zuständen trennen. Die Anpassung der Parameter in DFT+DMF zum Reproduzieren der Spektren, die sowohl mit weicher als auch harter Röntgenstrahlung gemessen wurden, liefert dann verlässliche, material spezifische Werte, insbesondere für die sogenannte „double-counting correction“ mdc, die die doppelte Berücksichtigung von Korrelationen in DFT und DMFT korrigiert. Diese DFT+DMFT-Berechnungen basieren auf unseren VB-PES-Daten und werden in Zusammenarbeit mit A. Hariki und J. Kuneš durchgeführt. Nachdem wir diese notwendigen Methoden etabliert haben, wollen wir nun eine systematische Untersuchung von Uran-Intermetallverbindungen durchführen, wobei wir uns zunächst auf ferromagnetische Supraleiter konzentrieren. Wir sind überzeugt, dass unsere Forschung zu einem tieferen Verständnis von Uran-Intermetallverbindungen und insbesondere der unkonventionellen Supraleitung beitragen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen