Systematische HAXPES-Studie von auf Übergangsmetallen/Pb/Bi basierenden Energiematerialien

• Antragsteller: Daisuke Takegami
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521584902

Die Suche nach neuen funktionalen Materialien und Energiematerialien hat enorme Bedeutung sowohl für die Entwicklung neuer Technologien, als auch für die Erforschung neuer Möglichkeiten, Energie- und Klimakrisen zu bewältigen. Teil der zahllosen Materialklassen die dafür in Erwägung gezogen werden, sind die sogenannten korrelierten Materialien, die sich durch Komplexität und eine direkt daraus resultierende Vielzahl an Funktionalitäten auszeichnen. Um die Physik und Chemie realer Materialien zu verstehen, werden experimentelle Methoden genutzt, deren Ergebnisse mit theoretischen Modellen abgeglichen werden, um diese zu verbessern und neue Vorhersagen treffen zu können. Die Klasse der korrelierten Materialien befindet sich jedoch aufgrund der durch elektronische Korrelationen hervorgerufenen Komplexität jenseits der Grenze, wo die derzeitigen theoretischen Methoden noch anwendbar sind und zuverlässige Vorhersagen liefern können. Die Forschungsgemeinde der stark korrelierten Materialien, die sich typischerweise auf Grundlagenforschung konzentriert, weiß sich mit einer vielzahl systemabhängiger, maßgeschneiderter Näherungen und vereinfachter Modelle zu helfen, für anwendungsnahe Forscher sind solche Modelle jedoch oft nicht brauchbar oder nicht bekannt. Insbesondere bei facettenreichen Methoden wie der Photoemissionsspektroskopie, die für eine Vielzahl von Zwecken von einfacher chemischer Analyse bis hin zur Untersuchung komplizierter Details elektronischer Zustände einsetzbar ist (und als solche von einem breiten und vielfältigen Publikum genutzt wird), kann es häufig zu Fehlinterpretationen kommen. Messergebnisse, die eigentlich auf das Vorhandensein und die Relevanz von Korrelationen hindeuten, können häufig subtil sein, dass sie als anderes physikalisches Phänomen fehlinterpretiert werden. Deshalb schlagen wir in diesem Projekt vor, die von auf funktionale und Energiematerialien spezialisierten anwendungsorientierten, interdisziplinären Forschungsgruppen untersuchten korrelierten Materialien erneut unter die Lupe zu nehmen. Es existiert eine Reihe von Studien (teils mit hohem Impact-Faktor, davon herrührend also eine größere Menge darauf aufbauender Forschung), deren Schlussfolgerungen zumindest teilweise auf einer unserer Meinung nach falschen Interpretation von Merkmalen der Photoemissionsspektren beruhen -- Merkmale, die analog oder verwandt mit gut untersuchten Fällen der stark korrelierten Materialien sein könnten. Indem wir diese Materialien (die für Anwendungsfälle relevante Eigenschaften aufweisen) aus der Perspektive der Korrelationen erneut betrachten, werden wir die physikalischen Zusammenhänge besser verstehen, die dazu führen, dass sie jene Eigenschaften haben, und so bei der Suche nach neuen funktionalen bzw. Energiematerialien helfen, sowie potentiell neuartige komplexe Wechselwirkungen finden, die das grundlegende Verständnis korrelierter Systeme weiter entwickelt und voranbringt.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Japan
• Gastgeber: Professor Dr. Takashi Mizokawa