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Simulation von Korrelationen und Unordnung in Materialien

Realistic simulation of correlations & disorder in materials

Jan Martin Tomczak (ORCID: 0000-0003-1581-8799)
  • Grant-DOI 10.55776/I6142
  • Förderprogramm Einzelprojekte International
  • Status laufend
  • Projektbeginn 01.04.2023
  • Projektende 31.03.2027
  • Bewilligungssumme 202.460 €
  • E-Mail

Bilaterale Ausschreibung: Frankreich

Wissenschaftsdisziplinen

Physik, Astronomie (100%)

Keywords

    Electronic Structure, Correlated Materials, Disorder, Transport Properties, Functional Materials

Abstract

Ein Material ist ein guter elektrischer Leiter, wenn viele Elektronen vorhanden sind, welche die Probe mühelos durchqueren können. Die Mobilität dieser Elektronen wird durch Kollisionen begrenzt: Wenn ein Elektron oft mit Hindernissen kollidiert, kann sich der elektrische Strom verringern. Dafür gibt es verschiedene Ursachen. Ein idealer Festkörper ist eine periodische Ansammlung von Atomen. In der Realität gibt es in Materialproben aber immer Unordnung, etwa Atom, die fehlen oder am falschen Platz sind, oder Verunreinigungen mit anderen Elementen. Diese Unordnung in der atomaren Landschaft wird den Fluss an Elektronen behindern. Elektronen können auch untereinander wechselwirken. In der Tat stoßen sich Elektronen vermöge der Coulomb Kraft ab. Letztere begrenzt daher die Bewegungsfreiheit eines mobilen Ladungsträgers. Sie ist beeinflusst vonoder korreliert mitdem Aufenthalt anderer Elektronen in der direkten Umgebung. Beide EffekteUnordnung und Korrelationenkönnen ein isolierendes Verhalten in einem eigentlich metallischen Stoff erzeugen. Einzeln betrachtet ist das Verständnis beider Komplikationen in den letzten Jahren gereift. Realistischerweise treten beide PhänomeneUnordnung und Korrelationenin vielen Materialproben jedoch zusammen auf. Unsere Möglichkeiten, dann experimentelle Befunde zu erklären oder sogar Eigenschaften und Funktionalitäten vorherzusagen, sind bisher extrem limitiert. Das Ziel dieses Projektes ist es daher, theoretische Methoden und numerische Werkzeuge zu entwickeln, welche strukturelle Unordnung und elektronische Korrelationen gleichzeitig beschreiben können. Unsere Idee hierbei ist, Wissen und Techniken aus zwei verschiedenen Forschungsgebieten, der statistischen Physik und der Quantenfeldtheorie, zu vereinen. Die resultierenden Synergien werden es erlauben, das Zusammenspiel von Unordnung und Korrelationen in realistischen Simulationen von Materialien zu studieren. Unsere Methoden haben das Potential, bisher unverstandene Messungen spezieller Materialien, die von technischer Relevanz sind, zu verstehen. Generell werden wir uns dem Ziel nähern, verlässliche Vorhersagen für die Funktionalitäten korrelierter Materialien und ihrer Anwendung in technischen Geräten zu machen. Den Komplexitäten der Materialsynthese Rechnung tragend, werden unsere Arbeiten den Dialog von uns Theoretikern mit experimentellen Physikern und Materialchemikern merklich befördern.

Forschungsstätte(n)
  • Technische Universität Wien - 100%
Internationale Projektbeteiligte
  • Gabriel Lemarié - Singapur

Research Output

  • 31 Zitationen
  • 5 Publikationen
Publikationen
  • 2025
    Titel Origin of the anomalous Hall effect in Cr-doped RuO2
    DOI 10.1103/physrevb.111.064406
    Typ Journal Article
    Autor Smolyanyuk A
    Journal Physical Review B
    Seiten 064406
    Link Publikation
  • 2023
    Titel No superconductivity in Pb$_9$Cu$_1$(PO$_4$)$_6$O found in orbital and spin fluctuation exchange calculations
    DOI 10.21468/scipostphys.15.5.197
    Typ Journal Article
    Autor Witt N
    Journal SciPost Physics
    Seiten 197
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Pb10-x Cu x (PO4)6O: a Mott or charge transfer insulator in need of further doping for (super)conductivity
    DOI 10.1088/1361-648x/ad0673
    Typ Journal Article
    Autor Si L
    Journal Journal of Physics: Condensed Matter
    Seiten 065601
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Pb$_{10-x}$Cu$_x$(PO$_4$)$_6$O: a Mott or charge transfer insulator in need of further doping for (super)conductivity
    DOI 10.48550/arxiv.2308.04427
    Typ Preprint
    Autor Si L
  • 2023
    Titel No superconductivity in Pb$_9$Cu$_1$(PO$_4$)$_6$O found in orbital and spin fluctuation exchange calculations
    DOI 10.48550/arxiv.2308.07261
    Typ Preprint
    Autor Witt N

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