Stark korrelierte Elektronen und Spins
(AG Prof. Dr. M. Lang)

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit ungewöhnlichen Festkörpereigenschaften, die in Folge starker Elektronen- und Spin-Wechselwirkungen („Korrelationen“) auftreten.

Im Kern geht es dabei um folgende Fragen:

Wie verhalten sich Quantenobjekte (Elektronen oder nur deren magnetischer Anteil, die Spins), wenn ihre Bewegung durch die gegenseitigen Wechselwirkungen stark eingeschränkt ist, so dass das Verhalten jedes einzelnen von dem aller anderen in komplexer Weise abhängt? Was sind die entscheidenden Ordnungsmechanismen, die das kollektive Verhalten des Gesamtsystems bestimmen? Was sind die Eigenschaften dieser neuen Formen von Ordnung, die sich unter solchen Umständen einstellt?  

Korrelationen führen im Allgemeinen zu ganz überraschenden, häufig spektakulären Phänomenen wie u.a. neuartige Formen der Supraleitung, Magnete ohne Ordnung (Spin-Flüssigkeiten) oder exotische Ordnungszustände auf mikroskopischer Skala.

Um diese Phänomene im Detail zu verstehen, aber auch um neue Korrelations­effekte aufzuspüren, setzen wir die Elektronen und Spins besonderen, z.T. extremen  Bedingungen aus. Als Studienobjekte eignen sich vor allem metallorganische Festkörper, bei denen die wichtigen Wechselwirkungsparameter auf physikalischem Weg (Anwendung von äußerem Druck oder Magnetfeld) oder durch chemische Variation (Substitution einzelner Komponenten) gezielt verändert werden können. 

Zu folgenden Themenbereichen werden Forschungsarbeiten durchgeführt:

Supraleitung und ungewöhnliche metallische Zustände in der Nähe eines Wechselwirkungs-induzierten Isolator-Metall (Mott) -Übergangs.

Eigenschaften von Magnetfeld- und Druck-induzierten Quanten-Phasenübergängen in Quanten-Spinsystemen, wie u.a. Bose-Einstein-Kondensation versus Lokalisierung von magnetischen Quasiteilchen (Magnonen).   

Dazu setzen wir ein breites Spektrum an z.T. höchstauflösenden Techniken unter Variation der Parameter Temperatur, Druck und äußeres Magnetfeld ein. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Möglichkeit, die Materialien unter z.T. extremen Bedingungen zu studieren:

geändert am 18. Februar 2013  E-Mail: Redakteuragnew@em.uni-frankfurt.de