03.07.2020
Supraleiter besser verstehen
In den letzten Jahren wurden zweidimensionale Quantenmaterialien zu einer Plattform für die Realisierung neuartiger korrelierter und topologischer Phasen der Materie.
Ein internationales Forscherteam veröffentlichte unter Beteiligung von RWTH-Professor Dante Kennes vom Lehr- und Forschungsgebiet Theoretische Physik der kondensierten Materie in Nature Materials eine Studie zum Thema "Correlated electronic phases in twisted bilayer transition metal dichalcogenides".
Darin zeigen die Forschenden, dass das aus einer verdrehten Doppelschicht bestehende Übergangsmetalldichalcogenid (WSe2) die Realisierung exotischer korrelierter Phänomene wie die Hoch-Tc-artige-Supraleitung ermöglicht, ohne dabei den geometrischen Einschränkungen zu unterliegen, die unter Verwendung von verdrehtem, doppelschichtigem Graphen (Twisted Bilayer-Graphen) auftreten.
Auf der Suche nach Supraleitern, die Elektrizität widerstandslos transportieren, untersuchen Forschende zweidimensionale Materialien, um ein besseres Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung sowie anderer exotischer Materialphasen zu erlangen. Zweidimensionale Materialien bestehen aus nur einer Atomlage und können aufeinandergelegt unerwartete Eigenschaften entwickeln. Werden zwei Schichten desselben Materials mit einer leichten Drehung gestapelt, löst dies je nach Verdrehungswinkel unterschiedliche Veränderungen in den elektronischen Materialeigenschaften aus.
Twisted Bilayer-Graphen beispielsweise entwickelt so bei hoher Temperatur supraleitende Eigenschaften. Somit bietet es eine vielversprechende Plattform für die Untersuchung exotischer korrelierter Phänomene, die allerdings nur bei bestimmten Verdrehungen, den sogenannten magischen Winkeln, beobachtet werden - eine Herausforderung für die experimentelle Umsetzung unter realen Laborbedingungen.
In ihrer Studie zeigen die Forschenden der RWTH Aachen, des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie, der Columbia University, des Center for Computational Quantum Physics am Flatiron Institute in den USA und des National Institute for Materials Science in Japan, dass ähnliche Phänomene auch bei dem verdrehten, doppelschichtigen Übergangsmetalldichalkogenid WSe2 auftreten können, jedoch ohne die Einschränkungen der magischen Winkel. Diese Studie demonstriert, dass das WSe2 eine hochgradig flexible Plattform für die Entwicklung elektronischer Bandstrukturen ist. Das Material ermöglicht die detaillierte Untersuchung stark korrelierter Phänomene, die sonst unzugänglich bleiben würden.
Quelle: RWTH Aachen