Fortschritte bei den Methoden zur Realisierung thermoelektrischer Schaltungen in verdrillten Van-der-Waals-Hochtemperatur-Kupferheterostrukturen

• Antragsteller: Privatdozent Nicola Poccia, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512734967

Supraleitende und topologische Zustände gehören zu den faszinierendsten Quantenphänomenen der Natur. Die Verschränkung dieser beiden Zustände zu einem topologischen supraleitenden Zustand wird zu noch exotischeren Quantenphänomenen führen, wie z. B. zeitumkehrende Symmetriezustände. Kürzlich wurde eine neue Klasse von topologischen Supraleitern, die Temperaturen bis zum Siedepunkt des Stickstoffs aushalten können, in verdrillten Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 van-der-Waals-Heterostrukturen vorhergesagt. Obwohl es im Allgemeinen bevorzugt wird, mit einem einzigen Material zu arbeiten, weil die Grenzfläche zwischen zwei Materialien unter der Grenzflächenreaktion und der Gitterfehlanpassung zwischen einem supraleitenden und einem topologischen Material Schaden erleiden kann, haben die jüngsten experimentellen methodischen Fortschritte die Realisierung der Schnittstellen zwischen verdrillten Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 van-der-Waals-Heterostrukturen ermöglicht, die frei von schädlichen Defekten, Sauerstoffverlust und Gitterrekonstruktion sind. Im letzten Jahr gab es in der Tat einige experimentelle Hinweise darauf, dass in diesen verdrillten Heterostrukturen ein topologischer Zustand vorhanden sein könnte, auch wenn ein schlüssiger Beweis noch nicht gefunden wurde. Thermische Messungen sind daher notwendig, da sie sich als ein leistungsfähiges Werkzeug für den Nachweis topologischer Zustände in Supraleitern erwiesen haben. Allerdings ist die Schaltungsrealisierung für eine thermische Messung aufgrund der Zerbrechlichkeit der Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 van-der-Waals-verdrillten Heterostrukturen relativ komplex. Hier schlagen wir vor, eine neuartige Methode zu optimieren, um komplexe thermische Schaltkreise mit Hilfe von Nanomembran-Verknüpfungen zu realisieren. Wir werden diese Technik für die Durchführung von Seebeck- und Nernst-Messungen einsetzen. Wir werden unsere Messungen anhand der Wärmeverluste durch ein wärmeisolierendes Substrat kalibrieren und feststellen, ob bei den vorhergesagten magischen Winkeln tatsächlich ein Symmetriezustand mit Zeitumkehr existiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen