Modic Group

Thermodynamik von Quantenmaterialien im Mikromaßstab

Moderne Quantenmaterialien wie unkonventionelle Supraleiter, Quantenspinflüssigkeiten oder topologische Halbmetalle weisen eine Vielzahl emergenter Materialzustände auf. Eine große experimentelle Herausforderung besteht darin, die gebrochenen Symmetrien und die topologische Struktur dieser Zustände zu bestimmen. Die Modic Gruppe nimmt sich dieser Herausforderung an, indem sie maßgeschneiderte thermodynamische Untersuchungen mit modernster Probenaufbereitung kombiniert.

Durch Mikrostruktrurierung mittels Focused Ion Beam (FIB) entwerfen Modic und ihr Team einzigartige Experimente und erweitern damit den Radius für neue Entdeckungen. Zum Beispiel wird erwartet, dass topologische Materialien die nächste Generation von Elektronik hervorbringen werden. Allerdings sind deren Oberflächenzustandseigenschaften wie der spezifische Widerstand oder die Magnetisierung für Bulkmessungen normalerweise unzugänglich. Mit dem FIB kann die Forschungsgruppe das Oberflächen-Volumen-Verhältnis einer Probe derart erhöhen, dass Oberflächenzustände direkt erfasst werden können. Die Modic Gruppe entwickelt in erster Linie zwei leistungsstarke thermodynamische und symmetrieempfindliche Techniken für den Einsatz auf der Mikroskala: Resonante Torsionsmagnetometrie und Impuls-Echo-Ultraschall. Am ISTA steht der Gruppe die nötige Infrastruktur zur Verfügung, um Elektrotransport, Wärmekapazität und Magnetisierung bei niedrigen Temperaturen (300 mK) und moderaten Magnetfeldern (14 Tesla) durchzuführen. Magnetfelder sind ein vielseitiger Tuningparameter, um Materialien in neue Materiezustände zu versetzen, Fermi-Oberflächengeometrien abzubilden und die Stärke magnetischer Wechselwirkungen zu messen. Die Gruppe hat Erfahrung in der Entwicklung von Experimenten, die mit gepulsten Magnetfeldern bis zu 100 Tesla arbeiten; die WissenschafterInnen reisen regelmäßig zu Hochfeldanlagen auf der ganzen Welt.