Die Geheimnisse von 1T-TaS2 und seine Aufklärung

Ein zentrales Ziel der Forschung im Bereich der Materialien Physik ist die Entdeckung und das Verstehen der Eigenschaften von neuen Materialien die eines Tages in der Technologie umgesetzt werden können. Ein berühmtes Beispiel ist die Supraleitung ein perfekter Stromleiter, in dem dieElektronen keinen Wiederstand erfahren. Dieser einzigartige Zustand der Materie wird in den meisten Spitälern für die Magnetresonanztomographie genutzt, sowie in manchen Teilen der Welt um rekordverdächtige schwebende Züge zu bauen. Das Problem ist, dass die Supraleitung erst bei sehr niedrigen Temperaturen einsetzt. Das Verstehen von Hochtemperatursupraleitung würde die moderne Technologie komplett revolutionieren. Ein weiteres Beispiel für eine Materialeigenschaft, die ganz oben auf der Forschungsliste steht, ist ein sogenanntes quantum spin liquid. Dieser Zustand der Materie hat Physiker in den letzten 50 Jahren beschäftigt, aber das Aufkommen moderner experimenteller Studien und neuer 2D-Materialien bringt ihn der Realität näher. Der Nutzen wird enorm sein ein robuster Quantencomputer, der alles verändern wird, von der Kryptographie bis hin zur Art und Weise, wie wir neue Medikamente finden. Der Zustand des Supraleiters , sowie das quantum spin liquid sind in den meisten Materialien eng mit dem Magnetismus verbunden. Der genaue Zusammenhang zwischen diesen exotischen Eigenschaften und dem Magnetismus bleibt jedoch unklar. Oft tritt Magnetismus auf, weil es einen Stau von Elektronen gibt, der das Material von einem Metall in einen Isolator verwandelt. Sobald Elektronen festsitzen, bilden sie kleine magnetische Momente. Physiker vermuten, dass diese magnetischen Momente eine große Rolle in der Entstehung von exotische Zuständen der Materie, wie der Supraleitung und quantum spin liquids, spielen. Wir konzertieren uns auf Tantaldisulfid (TaS2), ein Material, das sich bei niedrigen Temperaturen in einen Isolator verwandelt und von dem kürzlich vorhergesagt wurde, dass es sogar eine quantum spin liquid wird. Von den kleinen magnetischen Momenten, die erwartet und benötigt werden, um einen spin liquid zu bilden, gibt es noch keine experimentellen Nachweise. Mit Hilfe von hochpräzisen magnetischen Experimenten an TaS2 werden wir versuchen, eine grundlegende Frage zu beantworten; Wieso erscheint dieserMott-Isolator ohne Magnetismus? Ist es tatsächlich nur ein langweiliges und schmutziges Metall oder hat es ein verstecktes Potenzial für Magnetismus in TaS2, die somit zur Quanteninformation beitragen könnte?