Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2010

Magnetische- und gitterdynamische Freiheitsgrade in Fe-basierten Supraleitern

Prof. Dr. Peter Böni
Technische Universität München
Lehrstuhl für Physik E21 - Experimentalphysik

Prof. Dr. M. Brian Maple
University of California, San Diego
Department of Physics Maple Group

Supraleiter spielen bereits heute eine zunehmend wichtigere Rolle in einigen Nischengebieten, wie zum Beispiel der Medizin, als Q-Filter in Basisstationen für Mobilfunk, als Strombegrenzer und in der Wissenschaft. Um das Anwendungsgebiet von Supraleitern weiter auszudehnen, ist es notwendig, Materialien zu identifizieren, die leicht mechanisch bearbeitet werden können, damit sie in elektronische Schaltkreise integriert werden können. Kürzlich wurden LnFePO-Verbindungen identifiziert (Ln ist ein Lanthanid), die mechanisch verformbar sind. In einer Zusammenarbeit zwischen der kalifornischen Forschungsgruppe, die über sehr grosse Kenntnisse in der Kristallzucht verfügt und der deutschen Forschungsgruppe, die über sehr viel Expertiese auf dem Gebiet der Neutronenstreuung verfügt, sollen der Einfluss von mechanischen Spannungen auf die Übergangstemperatur für Supraleitung in LnFePO untersucht werden. Im Weiteren soll die Ursache für die Cooperpaarbildung in LnFePO-Verbindungen erforscht und identifiziert werden.

Abschlussbericht
Neutronenstreuung ist ein ideales Werkzeug, um magnetische und gitterdynamische Freiheitsgrade in kondensierter Materie zu untersuchen. Für beide Freiheitsgrade wird vermutet, dass sie eng mit der beobachteten Hochtemperatursupraleitung in der 2008 entdeckten eisenbasierten Familie LnFePO (Ln ist ein Lanthanid) von Supraleitern verknüpft sind. In der Zusammenarbeit zwischen UCSD und TUM über diese neuen Supraleiter haben wir die neue Famile Ln₂Fe₁₂P₇ von eisenbasierten Materialien entdeckt, die zwar keine Supraleitung zeigt, aber neuartiges metallisches Verhalten aufweist, dass vermutlich durch eine Kombination von starken elektronischen Korrelationen und magnetischer Frustration entsteht und für neuartige elektronische Anwendungen interessant sein könnte. Die BaCaTeC Reisemittel haben es hierbei ermöglicht, dass UCSD postdoc arc Janoschek Neutronenstreuexperimente am Forschungsreaktor FRM II in Garching ausführen konnte, wo er die Spektrometer der Münchner Gruppe benutzt hat, um die Eigenschaften dieser Materialen zu untersuchen. Schließlich hat die National Science Foundation bereits ein Projekt der Gruppe von Prof. Maple an der UCSD finanziert, welches die interessanten neuen Materialien genauer untersuchen und die Zusammenarbeit zwischen den beiden Gruppen vertiefen wird.