Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.01.2025

Magnetische und Bindungsordnungsfrustration als Treiber neuartiger Quantenzustände in LnCd3P3-Verbindungen

Prof. Dr. Christian Pfleiderer
Technische Universität München
Lehrstuhl für Physik E21 - Experimentalphysik

Prof. Dr. Stephen Wilson
University of California, Santa Barbara
Materials Department


Die Erforschung von Quantenmaterialien mit exotischen Vielteilchen-Zuständen gewinnt zunehmend an Bedeutung und hat weitreichende Implikationen für Quantentechnologien und magnetische Kühlanwendungen. Zu diesen Zuständen zählen Quantenspinflüssigkeiten, die aus magnetischer Frustration resultieren, bei der konkurrierende Spin-Wechselwirkungen die Ausbildung konventioneller magnetischer Ordnung verhindern. Jüngst sind Materialien mit Dreiecksgitterstrukturen, die solche Frustration aufweisen, insbesondere aufgrund ihrer starken Reaktionen auf äußere Einflüsse in den Fokus gerückt. In diesem Kontext bietet die LnCd3P3-Familie (Ln = Lanthanoid) eine einzigartige Möglichkeit, magnetische Frustration in der Lanthanoid-Unterstruktur mit einer theoretisch vorhergesagten Bindungsordnungsfrustration in der CdP-Unterstruktur zu kombinieren. Diese doppelte Frustration wird als Mechanismus zur Verstärkung entropischer Reaktionen vermutet, was möglicherweise neuartige, verflochtene Spin-Orbital-Quantenzustände stabilisieren und eine ultraniedrigtemperierte gigantische magnetokalorische Reaktion ermöglichen könnte. Die Synthese und chemische Anpassung von LnCd3P3-Kristallen sowie deren strukturelle, magnetische und thermodynamische Charakterisierung sollen die zugrunde liegenden Mechanismen dieser Phänomene aufklären. In diesem Rahmen wird die Entwicklung neuer Materialien mit erweiterten Quanteneigenschaften erwartet, die das Verständnis gekoppelter Frustrationseffekte und die Forschung an Quantenmaterialien fördern.