Wechselwirkende topologische Isolatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Ronny Thomale, seit 10/2017
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237558156

In diesem Projekt, das zum Bereich ``Neue Materialien und Konzepte'' gehört, sollen Wechselwirkungseffekte in topologischen Isolatoren untersucht werden. Hierbei stehen sowohl Elektron-Elektron als auch Elektron-Phonon Wechselwirkung im Fokus, um der Frage nachzugehen, inwiefern diese Wechselwirkungen neue topologische Phasen hervorrufen oder die existierenden modifizieren können. Die beiden Hauptmotivationen für unseren Projektantrag sind die Suche nach dem ersten oxid-basierten topologischen Isolator einerseits, und die jüngsten Entdeckungen topologischer Phasen bestehend aus ``zusammengesetzten Quasi-Teilchen'' andererseits. Unser Projekt deckt eine grosse Bandbreite physikalischer Systeme und Materialien ab, angefangen bei wechselwirkenden Elektronen in eindimensionalen helikalen Randzuständen, über zweidimensionale korrelierte topologische Isolatoren mit hexgonaler Gitterstruktur (z.B. die Übergangsmetalloxide A2TO3 und Dreifachlagen der Perovskit-Struktur ABO3), bis hin zu dreidimensionalen starken topologischen Isolatoren und Weyl-Halbmetallen auf dem Pyrochlor-Gitter. Die meisten dieser Teilprojekte erfordern eine Kombination etablierter Methoden, in denen die Antragsteller Experten sind. Darüberhinaus planen wir folgendes Teilprojekt, das zwar riskant aber hoch lohnenswert ist: eine Polaronen-Theorie für topologische Isolator-Materialien im Limes starker Wechselwirkungen. Um all diese anspruchsvollen Ideen zu verwirklichen, werden wir eine Kombinationvon analytischen Molekularfeldmethoden und Störungstheorie sowie numerischen Methoden einsetzen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1666: Topologische Isolatoren: Materialien - grundlegende Eigenschaften - Strukturen für Bauelemente
• Internationaler Bezug: Luxemburg
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas L. Schmidt
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Stephan Rachel, bis 9/2017