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Mott-Isolatoren ─ Exoten im Inneren von Kristallen

In numerischen Simulationen wurden mikroskopische Quantenfluktuationen in der Nähe des Metall-Isolator-Übergangspunktes aufgedeckt und bieten einen Einblick in die Herausforderungen für die theoretische Beschreibung von Mott-Isolatoren.
Mott-Isolatoren ─ Exoten im Inneren von Kristallen
Mott-Isolatoren weisen einen drastischen Elektronensystemwechsel auf, der mit dem Isolator-Metall-Übergang in Zusammenhang gebracht wird. In der Nähe des sogenannten Mott-Übergangs ergeben sich aus dem Zusammenspiel zwischen Ladung und Spin außergewöhnliche Phänomene wie Hochtemperatur-Supraleitung und CMR-Effekt.

Während diese unerwarteten Effekte die Grundlage für zukünftige Oxid-Elektronik bilden sollten, wird über die Mechanismen hinter diesen Phänomenen noch diskutiert. Das Projekt MOTTPROXIMITY (Electronic properties in the vicinity of a Mott insulator) befasste sich mit den Mechanismen, durch die ihr isolierendes Verhalten zerstört wird.

Mit finanzieller Unterstützung der EU entwickelte das Projektteam numerische und analytische Techniken, um ein besseres Verständnis von elektronischen und atomaren Systemen in der Nähe des Mott-Übergangs zu gewinnen. Mithilfe von Quanten-Monte-Carlo-Algorithmen wurden supraleitende Schwankungen in Materialien wie supraleitenden Cupraten kartiert.

Die Stammverbindung dieser Materialien ist ein antiferromagnetischer Mott-Isolator, der durch Dotierung zu einem Supraleiter wird. Die Wissenschaftler untersuchten die Auswirkungen von Inhomogenitäten auf der Nanoebene auf ihre allgemeinen elektronischen Eigenschaften sowie auf die Supraleitungstemperatur.

Forschungen zum Higgs-Modus führten außerdem zu einer Reihe von interessanten Ergebnissen wie etwa die universellen Eigenschaften von Higgs-Anregungen in der Nähe der Mott-Übergangsphase. Einige der theoretischen Ergebnisse wurden durch Experimente an Rubidiumgas in einem optischen Gitter bestätigt.

Um diese Ergebnisse zu verbreiten, haben die Wissenschaftler acht Artikel in renommierten Fachzeitschriften veröffentlicht. Die Projektergebnisse von MOTTPROXIMITY werden voraussichtlich einen wichtigen Einfluss auf die Forschung zu kondensierter Materie und kalten atomaren Gasen haben.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Mott-Isolator, Metall-Isolator-Übergang, Supraleitung, Quanten-Monte-Carlo, kalte atomare Gase
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