Neue Phasen in Oxiden unter Spannung und Heterostrukturen

Die Untersuchung von komplexen Oxiden und Oxid-Heterostrukturen ist seit Jahrzehnten ein zentrales Thema der Festkörperforschung. Diese Materialien zeigen bemerkenswerte Eigenschaften, darunter Supraleitung, Ferromagnetismus, Magnetowiderstand, oder unkonventionelle Phasenübergänge. Trotz Fortschritten in experimentellen Techniken, insbesondere bei der Herstellung dünner Oxid-Heterostrukturen, bleibt ein umfassendes theoretisches Verständnis dieser Phänomene noch aus. Ein vielversprechendes Forschungsgebiet ist das sogenannte "Strain-Tuning" in Oxiden. Jüngste technische Entwicklungen ermöglichen die Erzeugung von biaxialen und uniaxialen Spannungen, wodurch neue Phasen in Materialien erzeugt werden. Diese Effekte können die Materialeigenschaften erheblich beeinflussen und steuern, was möglicherweise zu neuen Anwendungsbereichen führt. Ein tieferes theoretisches Verständnis darüber, wie Zug- und Druckspannungen die elektronischen Eigenschaften in komplexen Oxiden beeinflussen, ist jedoch noch erforderlich. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Rolle elektronischer Korrelationen in Oxiden unter Zug- und Druckspannungen, sowie in Oxid-Heterostrukturen. Das Ziel besteht darin zu untersuchen, wie Spannungen die elektronischen Eigenschaften und Phasenübergänge in Oxiden beeinflussen, insbesondere bei Ruthenat-Oxiden wie BaRuO3 und SrRuO3, die besonders sensitiv auf äußere Einflüße reagieren. Diese Materialien durchlaufen interessante Phasenübergänge unter Druck, was sie zu idealen Kandidaten für die Untersuchung von solchen induzierten Phänomenen macht. Darüber hinaus werden auch Oxid-Heterostrukturen untersucht, insbesondere Mangan-, Ruthenat- und Titanat-basierte Materialen. Beispielsweise zeigen Grenzflächen wie LaMnO3/SrMnO3 unerwartete magnetische Eigenschaften, die noch nicht vollständig verstanden sind. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Mechanismen aufzuklären, indem theoretische Modelle entwickelt werden, um die Auswirkungen von Spannungen und Druck auf diese Systeme vorherzusagen. Diese Arbeit ist hoch innovativ, da sie ungelöste Fragen aufgreift und dabei neuartige numerische Techniken einsetzt. Das Ziel ist es, Strategien vorzuschlagen, um die Eigenschaften von Oxide durch äußere Einflüsse sowie das Auftreten exotischer Quantenphasen vorherzusagen. Diese Ergebnisse könnten zu neuen Oxid-Heterostrukturen mit verbesserten Eigenschaften führen, was Möglichkeiten für neuartige Materialien mit maßgeschneiderten Funktionen eröffnet. Letztlich soll diese Forschung dazu beitragen, das Design und die Kontrolle von Materialeigenschaften zu verbessern und Technologien in den Bereichen Quantencomputing, Sensorik und Energiespeicherung voranzutreiben. Durch die Verbesserung des theoretischen Verständnisses von äußeren Einflüssen auf Materialien werden wir zur Entwicklung von Materialien und Geräten der nächsten Generation beitragen können, und Einblicke in die fundamentale Physik komplexer Oxide und deren praktische Anwendungen bieten können.