Entstehung exotischer supraleitender Phasen in multiorbitalen Systemen unter extremen Bedingungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Anna E. Böhmer; Professor Dr. Ilya Eremin
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572794210

Das GOSSAMER-Projekt ist eine gemeinsame deutsch-japanische Initiative in der Festkörperphysik. Sie kombiniert experimentelle und theoretische Ansätze, um die Entstehung exotischer supraleitender Zustände in multiorbitalen Systemen unter extremen Bedingungen – niedrigen Temperaturen, hohen Magnetfeldern, Druck und Spannung – zu untersuchen. Zentrales Ziel ist es, die Entstehung mehrkomponentiger supraleitender Phasen in unkonventionellen Materialien zu verstehen, bei denen Spin-Bahn-Kopplung, Bandtopologie und potenziell strukturelle Unordnung eine entscheidende Rolle spielen. Unser Hauptaugenmerk liegt auf dem unkonventionellen nematischen Supraleiter FeSe und seinen Legierungen FeSe₁₋ₓSₓ und FeSe₁₋ᵧTeᵧ. Diese Systeme weisen ein reichhaltiges Phasendiagramm auf und können potenziell mehrere supraleitende Zustände beherbergen. Trotz intensiver Forschung is die Entwicklung des Supraleitenden Ordnungsparameters, wenn die nematische Ordnung durch verschiedene chemische Substitutionen unterdrückt wird, noch ungeklärt. Ebenfalls sind die Konsequenzen der aus chemischer Substitution resultierenden strukturellen Inhomogenität noch nicht untersucht. Wir werden uns mit folgenden Forschungsfragen befassen: (i) Wie beeinflusst die nematische Phase den supraleitenden Ordnungsparameter und welche Mechanismen sind für die hohe Restzustandsdichte bei ihrer Unterdrückung verantwortlich? (ii) Wie sieht das vollständige Phasendiagramm von FeSe₁₋ₓSₓ bei hohen Schwefelkonzentrationen aus, einschließlich potenzieller magnetischer Phasen? (iii) Wie hängen elektronische Korrelationen, Anisotropie der supraleitenden Energielücke, und topologische Supraleitung in FeSe₁₋ᵧTeᵧ zusammen? Um diese Fragen anzugehen, werden unsere drei Gruppen in Deutschland und Japan, die jeweils bahnbrechende Beiträge auf dem Gebiet der unkonventionellen multiorbitalen Supraleiter geleistet haben, ihre Kräfte bündeln. Wir kombinieren zwei Ansätze zur Einkristallzüchtung, hochauflösende thermodynamischer Messungen unter extremen Bedingungen und eine theoretische Modellierung, die die tatsächliche Struktur der substituierten Verbindungen erfasst. Der Einsatz höchst zuverlässiger Methoden und der Austausch unserer sich ergänzenden experimentellen Expertise garantieren die aussagekräftigsten Ergebnisse. Vier Doktoranden werden an dem Projekt arbeiten, je zwei von japanischer und deutscher Seite. Das Projekt erfordert unterschiedliche Fachkenntnisse, und die Fähigkeiten der Partner ergänzen sich hervorragend, um den Anforderungen gerecht zu werden. Alle drei PIs haben bereits erfolgreich zusammengearbeitet, was eine reibungslose Kooperation gewährleistet. Durch unseren umfassenden Ansatz wird GOSSAMER den Ursprung exotischer supraleitender Eigenschaften in den Plattformmaterialien FeSe₁₋ₓSₓ und FeSe₁₋yTey identifizieren und unser Verständnis der komplexen Landschaft unkonventioneller Supraleitung in multiorbitalen Systemen verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Partnerorganisation: Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Takasada Shibauchi