Emergente Phänomene unter extremen Bedingungen in Spin-Bahn-gekoppelten Pyrochlor-Iridaten

• Antragsteller: Dr. Harish Kumar
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495076551

Das Interesse an den Pyrochlor-Iridaten A2Ir2O7 hat in den letzten Jahren stark zugenommen, als Reaktion auf die theoretische und experimentelle Realisierung exotischer und neuartiger topologischer Phasen (Weyl-Halbmetall und Axion-Isolator) und von Quantenkritikalität. Die f-d-Austauschwechselwirkung zwischen A- und Ir-Kationen, die als entscheidender Parameter für viele topologische Phasen in Pyrochlor-Iridaten angesehen wird, kann sowohl durch äußeren Druck als auch durch chemischen Druck (Substitution am A-Platz) eingestellt werden. Die Materialien Pr2Ir2O7, Sm2Ir2O7 und Y2Ir2O7 sind interessante Mitglieder dieser Verbindungsfamilie, die A3+- (Pr3+: 4f2, Sm3+: 4f5 und Y3+: 3d0) und Ir4+ (5d5) -Ionen enthält, wobei das Kation auf dem A-Platz (unterschiedliche Ionengröße) die physikalischen Eigenschaften, von komplexen metallischen bis zu magnetisch isolierenden Phasen, bestimmt. Im Rahmen dieses Projekts werden die Materialien Pr2Ir2O7, Sm2Ir2O7 und Y2Ir2O7 mit Hilfe der Flussmittelmethode in Form von Einkristallen synthetisiert. Um die theoretisch vorhergesagten neuen topologischen Phasen experimentell zu realisieren, werde ich die strukturellen, optischen und magnetischen Eigenschaften unter extremen Bedingungen wie hohem externen Druck und tiefen Temperaturen sowie unter chemischem Druck untersuchen. Zur Charakterisierung der optischen Eigenschaften werden Infrarot- und Raman-Spektroskopiemessungen durchgeführt. Zuerst werden die Ausgangsverbindungen bei Umgebungsdruck und unter hohem externem Druck charakterisiert. Zweitens werde ich die Stärke der f-d-Austauschwechselwirkung in Pr2Ir2O7 durch Dotierung mit Sm und Y auf dem A-Platz gezielt modifizieren, ohne die Spin-Bahn-Kopplung und die elektronische Korrelationsstärke zu beeinflussen. Dann werde ich mich darauf konzentrieren, den kombinierten Effekt von chemischem und hydrostatischem Druck in (Pr1-xYx)2Ir2O7 und (Pr1-xSmx)2Ir2O7 zu untersuchen. Schließlich wird die mögliche Relevanz der f-d-Wechselwirkung für den Magnetismus in Korrelation mit topologischen elektronischen Phasen untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen