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Lead
Wir versuchen die Wechselwirkung von magnetischer Ordnung und Supraleitung am Beispiel von dotiertem CeCoIn5 zu verstehen. Dazu machen wir eine Reihe von Experimente, mit denen wir die magnetische und elektronsichen Struktur studieren, und mit Vorhersagen der Theorie über magnetischen und elektrische Quantenphaseübergänge vergleichen.
Lay summary
In diesem Projekt untersuchen wir die Wechselwirkung von Magnetismus und Supraleitung. In den meisten Materialien bekämpften sich magnetische Ordnung und Supraleitung sehr stark. Der Grund dafür ist, dass beide Phänomene ihren Ursprung in denselben Elektronen haben. Falls diese schon bei der Stabilisierung von magnetischer involviert sind, könnten sie nicht auch noch zur Supraleitung beitragen und umgekehrt. Es war daher eine grosse Überraschung, als in einem Material, CeCoIn5, magnetischen Ordnung beobachtet wurde, die nur solange existiert, wie das Material supraleitend ist, und simultan mit der Supraleitung in einem scharfen Übergang zusammenbricht. Das zeigt, dass magnetischen Ordnung direkt an die Supraleitung gekoppelt ist.
In diesem Projekt untersuchen wir den elektronischen Zustand in CeCoIn5, der zu diesem einzigartigen supraleitenden Zustand führt. Wir machen das, indem wir CeCoIn5 mit Nd und Sm Ionen dotieren, was die elektronischen Struktur verändern. Mit Nd und Sm lassen sich die sogenannten f-Elektronen von den Ce Ionen lokalisieren, was zu einer wichtigen Veränderung der elektronischen Korrelationen führt. Dadurch wird das Gleichgewicht zwischen der magnetischen Ordnung und Supraleitung gestört. Die Mechanismen, die zur Entstehung von Magnetismus und Supraleitung führen lassen damit genauer studieren.
Wir machen dies mit einer Reihe von mikroskopischen Methoden, mit denen wir die magnetischen and elektronischen Strukturen kontrolliert studieren können. Damit lassen sie die Übergänge der elektronischen und magnetischen Struktur, die beide durch einen quantenkritischen Übergang gehen, im Detail studieren. Naiverweise würde man erwarten, dass die magnetische Struktur sich ändert, sobald die elektronische Struktur sich ändert, aber die zwei Übergänge können auch entkoppelt sind, wie wir das in Nd-dotierem CeCoIn5 schon beobachtet haben. Wir werden versuchen, der Ursprung dieser Phänomene am Beispiel von CeCoIn5 im Detail zu verstehen.