Einblicke auf atomarer Skala in dotierungs-abgestimmte Hochdruck-Nickelat-Supraleiter

• Antragsteller: Dr. Yusuf Eren Suyolcu
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570575068

Quantenmaterialien spielen eine bedeutende Rolle in der Festkörperphysik und werden voraussichtlich eine zentrale Triebkraft für den kommenden technologischen Fortschritt sein. Eines der bekanntesten Beispiele sind Supraleiter, die in den letzten Jahrzehnten intensiv in Kupferoxidverbindungen (Kuprate) untersucht wurden. Die jüngste Entdeckung der Hochtemperatursupraleitung in einer Nickeloxidverbindung (Nickelat), La₃Ni₂O₇, unter Hochdruckbedingungen von über 14 GPa hat großes Forschungsinteresse geweckt. Dennoch sind die intrinsischen Eigenschaften dieser Phase weiterhin Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Debatten – insbesondere im Hinblick auf ihren möglicherweise filamentären Charakter – und das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen auf atomarer Skala ist von zentraler Bedeutung. Dieses Projekt zielt darauf ab, die fundamentalen Mechanismen der Supraleitung in einer neuen Klasse geschichteter, nickelbasierter Materialien – den sogenannten Ruddlesden-Popper (RP) Nickelaten – aufzuklären. Diese Materialien zeigen vielversprechende Hinweise auf Hochtemperatursupraleitung, insbesondere unter hohem Druck. Durch die Herstellung und Untersuchung hochwertiger Kristalle – sowohl undotiert als auch elektronisch dotiert – auf atomarer Ebene soll verstanden werden, wie die innere Struktur ihr supraleitendes Verhalten beeinflusst. Mithilfe fortschrittlicher rastertransmissionselektronenmikroskopischer Methoden bei Raum- und Kryotemperaturen werden lokale strukturelle Veränderungen und elektronische Wechselwirkungen untersucht, die mit dem Auftreten der Supraleitung in Zusammenhang stehen. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten neue Wege zur Entwicklung von Materialien mit verbesserten supraleitenden Eigenschaften eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen