Korrelationsdynamik

In diesem Projekt soll die Kopplung verschiedener elektronischer und struktureller Freiheitsgrade in komplexen Materialien in der Zeit- und der Frequenzdomäne untersucht werden. Der Femtosekunden-Slicing Messplatz bei BESSY-II und die neue RICXS Station für resonante inelastische Röntgenstreuung ermöglichen es uns, beide Arten von Experimenten in kohärenter und komplementärer Weise durchzuführen. 

Eine zentrale Frage für das Verständnis von Materialien mit stark korrelierten Elektronen ist die Kopplung zwischen elektronischen und strukturellen Freiheitsgraden. Jede lokale Symmetrieerniedrigung, die durch Aufhebung der elektronischen Entartung zu einem Energiegewinn führt, ist zwangsläufig mit Strukturänderungen verbunden. Gerade in gemischt-valenten Systemen kann diese Kopplung an das Gitter zur Lokalisierung von Ladung und damit z.B. zur Änderung makroskopischer Transporteigenschaften führen. In einem zeitaufgelösten Röntgenexperiment können elektronische und strukturelle Freiheitsgrade selektiv über die Wahl des Impulsübertrages abgefragt werden. Resonante inelastische Röntgenstreuung erlaubt durch geeignete Wahl der Anregungsenergie und Polarisation die Präparation eines wohldefinierten angeregten Zustandes und erlaubt es uns, die Kopplung zwischen elektronischen und Gitterfreiheitsgraden selektiv für einzelne orbitale Freiheitsgrade zu bestimmen. 

Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf prototypischen Materialien in denen kooperative Ordnungsphänomene von elektronischen und strukturellen Freiheitsgraden auftreten. Komplementäre Messungen an Modellsystemen wie Übergangsmetall-Monoxiden sind geplant.

ZIEL

Ziel des Projektes ist Untersuchung der Elektron-Phonon Kopplung in stark korrelierten Materialien anhand der Reaktion der elektronischen und strukturellen Freiheitsgrade auf eine externe Störung und mittels Spektroskopie nieder-energetischer Anregungen. 

SYNERGIE

Diese Arbeiten sind komplementär zu den zeitaufgelösten Photoemissionsexperimenten (P9, Bestimmung von Elektron-Phonon-Kopplung auf der Basis von Renormalisierungseffekten in der Bandstruktur), zu Untersuchungen mit kohärenten Röntgenstrahlen (P5, P8,  Untersuchung der Beziehung zwischen struktureller Ordnung und Unordnung und zur Stabilität einzelner Phasen), sowie zur Arbeit an Modelsystemen in P6. Sie stehen auch in Zusammenhang mit den Arbeiten zur Theorie ausgewählter Phononenanregungen (P10); Es gibt methodische Synergien mit P2 und P3.

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Kontakt

Doktorandin
Nele Thielemann-Kühn
nele.thielemann(at)helmholtz-berlin.de

Projektleitung

Prof. Dr. Alexander Föhlisch
alexander.foehlisch(at)helmholtz-berlin.de

 

Dr. Christian Schüßler-Langeheine
christian.schuessler(at)helmholtz-berlin.de

kooptierte Mitarbeiter

Dr. Justine Schlappa

Dr. Niko Pontius

Dr. Martin Beye

Partner

J. Goedkoop - Uni Amsterdam