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Förderbeginn 01.07.2007

Materialien mit elektronischen oder magnetischen Inhomogenitäten auf der Nanoskala

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Die Entwicklung eines Infrarot-Streulicht-Nahfeldmikroskops im MPI für Biochemie, Martinsried, ermöglicht grundsätzliche neue Informationen über intrinsisch nanostrukturierte Materialen. Ein erstes Untersuchungsobjekt ist VO2, das bei ca. 60°C einen Isolator-Metall Phasenübergang aufweist. Die Physik dieses Übergangs enthält ein noch ungeklärtes Zusammenspiel zwischen elektronischer Korrelation und Strukturänderung. Nahfeldergebnisse bei 30 nm Auflösung werden zusammen mit Fernfeld-Infrarotspektren aus dem Labor Basov in San Diego evaluiert. Weitere Untersuchungobjekte betreffen die Ladungsinjektion in organische Feldeffekt-Transistoren, oder Nanostrukturen in ferromagnetischen Halbleitern, letztere erfordern allerdings einen Tieftemperaturbetrieb des Mikroskops.

Abschlussbericht
Die Zusammenarbeit betraf Experimente einmal in Martinsried, bei denen ein bestehendes Infrarot-Nahfeldmikroskop auf mehrere Materialien mit nanoskaligen Inhomogenitäten angewandt wurde, sowie Vorexperimente zum Bau eines Tieftemperatur-Nahfeldmikroskops in San Diego. Erfolgreich stellte sich die Beobachtung des Insulator- Metallübergangs in VO2 heraus. Hier konnten wir erstmals die Nukleation der metallischen Phase beobachten, und den Übergang als Mott-Übergang bestimmen. Überraschend fanden wir, dass die noch nicht perkolierten Nanoteilchen eine eigene, hochkorrelierte metallische Phase aufweisen.

Publications:

M.M. Qazilbash, M. Brehm, B.-G. Chae, P.-C. Ho, G.O. Andreev, B.-J. Kim, S. J. Yun, A.V. Balatsky, M.B. Maple, F. Keilmann, H.-T. Kim, and D.N. Basov: "Mott transition in VO2 revealed by infrared spectroscopy and nano-imaging", Science 318, 1750 (2007)

T. Driscoll, S. Palit, M.M. Qazilbash, M. Brehm, F. Keilmann, S.-J. Yun, H.-T. Kim, S.Y. Cho, N.M. Jokerst D.R. Smith, and D.N. Basov: "Dynamic tuning of an infrared hybrid-metamaterial resonance using vanadium dioxide", Appl. Phys. Lett. 93, 24101 (2008)