Distorting unconventional superconductivity - A grasp of electronic phases with multiple broken symmetries | Distort-to-Grasp | Projekt | Arkusz informacyjny | HORIZON | CORDIS

Opis projektu

Badanie dostarcza nowych informacji na temat niekonwencjonalnego nadprzewodnictwa

Gdy elektrony w ciałach stałych silnie na siebie oddziałują, może dochodzić do powstania niezwykłych stanów materii. Ich przykładami są nadprzewodnictwo, w którym energia elektryczna przepływa bez oporu, oraz fazy nematyczne, w których elektrony tracą swoją sferyczną symetrię. Ostatnie badania pozwoliły odkryć materiały łączące oba te stany, czyli nadprzewodniki nematyczne, co wskazuje na istnienie głębszej relacji między tymi zjawiskami. Jednak brak rutynowych metod sondowania o wysokiej rozdzielczości utrudnia badanie nematyczności w materiałach nadprzewodzących. W finansowanym przez ERBN projekcie Distort-to-Grasp proponuje się nową metodę zwaną „distortiometry”, która mierzy, w jaki sposób materiały reagują na naprężenia. Korzystając z dylatometrii pojemnościowej i dostrajania odkształceń, naukowcy zbadają materiały w ekstremalnych warunkach (krytyczność kwantowa), w których nematyczność i nadprzewodnictwo oddziałują na siebie. Prace te pomogą uzyskać nowe spojrzenie na niekonwencjonalne nadprzewodnictwo i dostarczą cennych narzędzi do badań nad ciałami stałymi i materiałami.

Cel

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.