Projektbeschreibung
Entwicklung neuer Instrumente und Verfahren zur Untersuchung exotischer Eigenschaften neuartiger Quantenmaterialien
Der Bereich der Physik der kondensierten Materie, der sich mit Flüssigkeiten und Feststoffen befasst, konzentriert sich auf die emergenten Eigenschaften von Materie im großen Maßstab. Stark korrelierte Elektronensysteme sind eine wichtige Klasse von Quantenmaterialien, die exotische elektronische und magnetische Eigenschaften aufweisen, welche mit den nicht wechselwirkenden Eigenschaften ihrer Bestandteile nur schwer zu erklären sind. Die Quanteneigenschaften exotischer Materialien wie Halbmetallen und Supraleitern wirken sich direkt auf den Transport von Elektronen und Wärme aus. Obwohl der Schwerpunkt der meisten Forschungsarbeiten zu kondensierter Materie auf den Eigenschaften des Quantengrundzustands lag, könnten Quantenzustände von Materie mit unterschiedlichen Mustern weiträumiger Quantenverschränkungen wichtige Anwendungen haben. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts TRANSPORT werden Instrumente und Protokolle zur Untersuchung des Wärme- und Elektronentransports in wichtigen Quantensystemen entwickelt.
Ziel
The last decade has witnessed a revolution in the prediction and understanding of new phases of matter characterized by topology and entanglement. This includes topological insulators, semimetals, superconductors, quantum spin liquids, topological Kondo systems, etc.. However, most of the theory is directed at the classification of ground state properties and elementary excitations, and most successful experiments are spectroscopic. The big frontier is transport. The latter is the key for nearly all applications in condensed matter. It is also the most sensitive probe, and gives access to the lowest frequencies and energies. Yet its understanding remains much more primitive than that of many techniques, at a time when the body of transport experiments is rapidly growing. Responding to the need to tackle this problem extensively, the proposed ERC will provide a broad and detailed understanding of heat and electrical transport in a wide variety of quantum systems in various regimes: quantum magnets at low/high temperatures, near critical points, and semimetals. It will provide key tools and guidelines to study and understand transport in experiments.
I propose to focus on two goals that I deem most direly needed for the understanding of transport: 1. Develop the theory of thermal conductivity in complex magnets, both in quantum spin liquids and more generally at high temperatures and quantum critical points, 2. Investigate transport in novel conducting and superconducting states with controllable topology induced by spontaneous symmetry breaking phenomena.
Achieving these goals will enable informed interpretation of a growing body of modern experiments on correlated states. The proposed work will add to fundamental theory, develop new tools and methodologies, and forge ties to specific experiments, laying the groundwork for future applications. It will train students and postdocs in cutting-edge theory and the art of applying it to quantum materials.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich