Criticality in strongly correlated materials tuned under extreme conditions

U proteklom desetljeću svjedočimo valu novih tehnologija koje utječu na naš svakodnevni život. Deseterostruko povećanje brzine interneta, nosiva elektronika koja prati naše zdravlje, komercijalni svemirski letovi s višekratnim raketama... sva ta dostignuća se oslanjaju na nove materijale i proizvodne procese. Novootkriveni materijal se može dodatno poboljšati kako bi se postigla njegova optimalna svojstva, ali taj proces ima svoje granice. Za nove prodore potrebni su novi koncepti ili nova stanja stvari. Kako od objavljivanja slavnog Andersonova članka “Više je drugačije” [1] prelazi pola stoljeća, njegova pronicljivost vidljivija je više nego ikada. Svojstva kolektivnih pojava u velikim nakupinama ne mogu se jednostavno ekstrapolirati iz konstituenata, zbog čega su teška za predviđanje. Prednost proučavanja jako koreliranih elektronskih sustava (SCES) leži u tome što su zbog kvantnih interakcija omogućena nova stanja materije uz relativno male promjene u njihovom "dizajnu". To čini SCES materijalima budućnosti. Proučavanje SCES-a donijelo nam je mnoštvo otkrića (npr. kvantni magnetizam [2,3], sustavi teških fermiona [4,5], visokotemperaturna supravodljivost (HTSC) [6]), a njihovo proučavanje iznjedrilo je potpuno nova područja istraživanja kao što su multipolarna uređenja, magnetski Bose-Einsteinovi kondenzati, frustracija, kvantne spinske tekućine i multiferoici. Proučavanjem nekoliko različitih SCES materijala ovim projektom naučit ćemo o novim kvantnim fenomenima i približiti se njihovoj primjenjivosti u standardnim uvjetima.

U okviru ovog projekta koristit ćemo se lokalnim tehnikama nuklearne magnetske i kvadrupolne rezonancije (NMR/NQR) za proučavanje novih stanja materije. Kako bismo povećali postojeći raspon kontrolnih parametara (temperature, magnetsko polje, tlak), razvit ćemo kriostat za mjerenja na niskim temperaturama kompatibilan s postojećim tlačnim ćelijama za proučavanje pri visokom tlaku i na temperaturama ispod 1 K. Ovaj postav omogućit će nam tehnološki napredak kojim ćemo doći do mikroskopskih informacija potrebnih za potpuno razumijevanje ciljeva projekta. Namjeravamo proučavati nekoliko različitih materijala iz klase van der Waalsovih materijala i 3D frustriranih sustava spinelne strukture.

[1] P.W. Anderson, Science 177, 393 (1972)

[2] W. Lenz, Physik ZS. 21, 613 (1920)

[3] E. Ising, Z. Physik 31, 253 (1925)

[4] K. Andres, J. E. Grabner, H. R. Ott, Phys. Rev. Lett. 35, 1779 (1975)

[5] F. Steglich et al., Phys. Rev. Lett. 43, 1892 (1979)

[6] J. G. Bednorz, K. A. Müller, Z. Physik B - Condensed Matter 64, 189 (1986)