Projektbeschreibung
Neue Forschungen zu Graphen für Raumtemperatur-Supraleiter
Seit der Entdeckung von Graphen sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fasziniert von dem eigenartigen, zweidimensionalen Gitter aus reinem Kohlenstoff und der neuen Physik, die sich dahinter verbirgt. Jüngste bahnbrechende Studien haben gezeigt, dass verdrilltes zweischichtiges Graphen bei Raumtemperatur abwechselnd supraleitende und isolierende Bereiche aufweisen kann. Wie das geschieht, bleibt jedoch ein Rätsel: Sobald es gelöst ist, könnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mithilfe dieser Informationen möglicherweise Werkstoffe entwickeln, die Elektrizität bei Raumtemperatur widerstandslos leiten. Das EU-finanzierte Projekt SuperTwist wird zur Auflösung des Rätsels um die unkonventionelle Supraleitung von Graphen beitragen, indem dessen bestimmender Aspekt, der so genannte supraleitende Ordnungsparameter, in Experimenten zum Vorschein gebracht wird. Da keine universelle experimentelle Methode diese komplexe Größe definieren kann, wird das Projekt Fachwissen aus verschiedenen Disziplinen, einschließlich Werkstoffwissenschaften und Metrologie, zusammenführen.
Ziel
It is widely believed that the development of room temperature superconductivity is one of biggest challenges of modern physics and will lead to a technological revolution. However, a detailed understanding of how high temperature superconductivity arises in unconventional superconductors has to this day eluded scientists. This year, in a breakthrough discovery, scientists have found superconductivity in a radically new compound, which has a strikingly similar phenomenology to most unconventional superconductors – “magic” angle bilayer graphene. As graphene crystals are ultra-clean, highly tuneable and its parent state is well understood, I strongly believe that the study of these compounds will cause a long awaited revolution in the comprehension of unconventional superconductivity.
In this project I will uncover the nature of superconductivity in “magic” angle graphene, by experimentally revealing its defining aspect – the superconducting order parameter. While no experimental method alone can definitely define the order parameter and since key experimental techniques are unavailable for these truly nano-scale materials, I will implement a radically new, multidisciplinary approach between material science and the development of disruptive measurement techniques. To achieve this ambitious goal, my truly unique background is essential, which includes van der Waals engineering, quantum transport, microwave engineering and quantum optics. I will employ these versatile skills to (i) develop robust procedures to engineer novel van der Waals hetero-structures of “magic” angle graphene to manipulate its phonons, impurities and magnetic correlations, (ii) perform Josephson interferometry and tunnelling experiments to
investigate its macroscopic phase, spin state and excitation spectrum, (iii) develop novel thermal transport and specific heat techniques to investigate the size and nodal structure of its superconducting gap.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologynanotechnologynano-materialstwo-dimensional nanostructuresgraphene
- natural sciencesphysical sciencesatomic physics
- social sciencespolitical sciencespolitical transitionsrevolutions
- natural sciencesphysical sciencesquantum physicsquantum optics
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
80539 Muenchen
Deutschland