Korrelierte Quantenphasen und Proximitätseffekte in zweidimensionalen Magneten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Johannes Knolle; Professorin Dr. Maria Roser Valenti
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509751747

Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Quantenphänomene in geometrisch eingeschränkten isolierenden Magneten durch eine Kombination von First-Principles-Methoden mit Vielteilchentechniken zu untersuchen. Das Hauptziel ist die Verwendung von Proximity- Effekten in frustrierten 2D-Quantenmagneten, um gefragte korrelierte Quantenphasen wie topologische Spinflüssigkeiten oder topologische Magnonenisolatoren zu induzieren. In den letzten Jahren gab es eine Vielzahl neuer Materialkandidaten, aber die meisten Systeme zeigen bei niedrigen Temperaturen eine konventionelle magnetische Ordnung. Es gibt inzwischen mehrere Klassen solcher "Fast- Spinnflüssigkeiten" wie das 2D Material α-RuCl3, aber eine eindeutige Signatur einer echten magnetischen Quantenphase dieser Art bleibt eine herausragende Herausforderung. In ähnlicher Weise wurden mehrere geschichtete Magnete mit topologischen Magnon- Kantenmoden vorgeschlagen, aber eine Identifizierung der Randzustände in einem Material steht aus. Darüber hinaus werden wir untersuchen, ob Twist-Engineering, das zu neuartigen korrelierten Quantenphasen in verdrillten Halbmetallen wie Graphen führt, auch in 2D-Magnetisolatoren zu neuartigen Quantenkorrelationsphänomenen führen kann. Die diesem Projekt zugrunde liegende Idee ist, dass die reduzierte Dimensionalität sowie die Proximity-Effekte mit (metallischen) 2D Materialien die konventionelle magnetische Ordnung zum Schmelzen bringen kann oder dass Spin- Orbit-Effekte auftreten, die zu echten topologischen Magnetphase führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, USA
• Kooperationspartner: Professor Kenneth S. Burch; Professor Dr. Radu Coldea; Professor Dr. Andre Geim; Professor Erik Henriksen; Professor Dr. Igor Mazin