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Distorting unconventional superconductivity - A grasp of electronic phases with multiple broken symmetries

Descrizione del progetto

Una ricerca offre nuovi approfondimenti sulla superconduttività non convenzionale

Quando gli elettroni nei solidi interagiscono in modo forte, possono creare stati di materia insoliti come la superconduttività, in cui l’elettricità scorre senza resistenza, e gli stati nematici, in cui gli elettroni perdono la loro simmetria sferica. Recenti ricerche hanno scoperto materiali che combinano entrambi gli stati, i superconduttori nematici. Potrebbe dunque esistere una connessione più profonda tra questi fenomeni. Tuttavia, la mancanza di sonde di routine ad alta risoluzione rende difficile studiare la nematicità nei materiali superconduttori. Il progetto Distort-to-Grasp, finanziato dal CER, propone un nuovo metodo, la distorsimetria, che misura la risposta dei materiali alle sollecitazioni. Usando la dilatometria capacitiva e la sintonizzazione delle deformazioni, i ricercatori indagheranno i materiali in condizioni estreme (criticità quantistica), dove nematicità e superconduttività interagiscono. Il lavoro del progetto contribuirà a nuovi approfondimenti sulla superconduttività non convenzionale e fornirà strumenti preziosi per la ricerca sullo stato solido e sulla scienza dei materiali.

Obiettivo

When electrons in a solid interact strongly, they can form novel states of matter with fascinating technological possibilities and intriguing intellectual challenges. They might realize the macroscopic quantum state with dissipationless transport – superconductivity – or spontaneously lose spherical symmetry – an electronic nematic state. Surprisingly, more and more nematic superconductors, combining both, have recently been discovered.

Such observations suggest a fundamental link between nematicity and superconductivity that is not yet understood. Progress is hindered by an acute lack of systematic data on the nematicity-superconductivity interaction, due to the absence of routine high-resolution probes of nematicity that are applicable in the superconducting state. Accurately determining lattice distortions and elastic moduli would be suitable, but the corresponding classic techniques are not possible or practical for many novel materials.

To relieve this scarcity of knowledge, I propose to establish a novel “distortiometry” approach based on measuring a material’s elastic response to anisotropic stress. Taking full advantage of established capacitance dilatometry and recent advances in strain-tuning techniques, the approach will be at the center of a specialized program based on distortions to get a grasp of nematic superconductivity.

Having confirmed the new method’s versatility, resolution and reliability, I will study several platform materials where nematicity and superconductivity interact in the context of quantum criticality, investigate novel topological materials whose superconductivity appears to be nematic itself, and explore new nematic superconductors.

Thus, I will gain new insights into mechanisms of unconventional superconductivity and its multiple degrees of freedom. My new widely applicable techniques will be a powerful addition to the arsenal of experimental solid state physics and material science.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG

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Istituzione ospitante

RUHR-UNIVERSITAET BOCHUM
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 536,00
Indirizzo
UNIVERSITAETSSTRASSE 150
44801 Bochum
Germania
Regione
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Bochum, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 536,25

Beneficiari (1)