Competing order in strongly correlated superconductors and in unconventional hybrid junctions
Research Project , 2013 – 2015

I den forskning vi bedriver studerar vi dels egenskaper hos starkt korrelerade supraledare som t.ex. hög-Tc eller tungfermion supraledare och dels studerar vi elektron och spinntransport genom komplexa supraledande kontakter. I denna ansökan kommer vi att i detalj studera kontakter mellan supraledare och topologiska isolatorer, både med täthets-funktional teori (DFT) och med transport beräkningar baserade på resultat från DFT beräkningarna. Det finns ett fundamentalt värde i att förstå material med starkt korrelerade elektrontillstånd. Typiska sådana material är högtemperatur supraledare och tungfermion material. Skulle vi få en bättre förståelse hur dessa material antingen blir supraledare eller magnetiska eller kanske både och finns det otroliga möjligheter att skapa framtidens material med skräddarsydda egenskaper. Möjligheterna ligger i att starka växelverkningar medför att man kan t.ex. med ett yttre fält radikalt ändra materialets egenskaper genom att inducera fasövergångar från ett ordnat tillstånd till ett annat och på så sätt från en funktionalitet till en annan. Alltsom dagens experimentella metoder har blivit allt mer förfinade har direkt jämförelse mellan uppmätta data och teoretiska beräkningar givit oss en inblick i hur dessa starkt växelverkande material är beskaffade, något som vi inte hade för bara några år sedan. Experimentella metoder som till exempel vinkel upplöst foton emissions spridning (ARPES) och sveptunnelmikroskop med atomär upplösning (STM) sätter strikta på krav på den detaljnivå som dagens teoretiska modellering skall kunna klara av att beskriva. Det är här den teoretiska forskning som beskrivs i detta projekt kommer att göra skillnad. Vi studerar okonventionella supraledare för att i detalj undersöka hur ett supraledande grundtillstånd kan bildas i ett material med stark elektron-elektron växelverkan. Det är väldigt viktig att få en bättre teoretisk förståelse för varför övergångstemperaturen (Tc) kan vara så hög som 100K eller -173C i vissa material där växelverkan är stark. I den forskning som vi här söker finansiering för kommer vi att studera samspelet mellan supraledning och t.ex. magnetism i tungfermion supraledare och i hög-Tc supraledare. Denna studie kommer att fokusera på tunnlingsprocesser som vi har gjort en model för och som innehåller information om hur ett starkt korrelerat tungfermiontillstånd växer fram ur ett Kondo gitter kopplat till ett ledningsband av lätta elektroner. Vi kommer även att studera dessa okonventionella supraledare i magnetfält och beskriva möjliga virvelstrukturer och gitter samt hur den lokala tillståndstätheten ser ut för laddningsbärarna, kvasipartiklarna i dessa virvlar. Lokala tillståndstätheten kan mätas direkt med ett STM och på så sätt kan man koppla denna studie kvantitativt till experiment. Forskningen kommer främst att utföras i ett internationellt samarbete med forskargrupper i USA baserade vid Los Alamos National Laboratory, University of Illinois Urbana-Champaign, University of Notre Dame och Northwestern University, samt med grupper vid Geneves Universitet i Schweiz.

Participants

Mikael Fogelström (contact)

Prefekt vid Chalmers, Microtechnology and Nanoscience (MC2), Applied Quantum Physics

Collaborations

Los Alamos National Laboratory

Los Alamos, USA

Northwestern University

Evanston, USA

University of Geneva

Geneve, Switzerland

University of Illinois

Urbana, USA

University of Notre Dame

Notre Dame, USA

Funding

Swedish Research Council (VR)

Funding Chalmers participation during 2013–2015 with 2,700,000.00 SEK

Publications

More information

Latest update

2017-05-31