Ungewöhnliche Transporteigenschaften in Quantenmetall entdeckt
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Physiker der TU Dortmund haben gemeinsam mit Kollegen aus Köln und Augsburg neue, ungewöhnliche Transporteigenschaften in einem speziellen Metall entdeckt, das nahe an einem quantenkritischen Punkt liegt. Solche Erkenntnisse sind für das Verständnis grundlegender physikalischer Prozesse wichtig und könnten auch zukünftige technologische Anwendungen von Quantenmaterialien beeinflussen. Die Ergebnisse seiner Untersuchungen hat das Team kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
In der Physik sind Phasenübergänge, bei denen ein Material von einem Zustand in einen anderen übergeht, ein gut untersuchtes Phänomen. Ein alltägliches Beispiel ist das Gefrieren von Wasser zu Eis bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius. Ein weiteres ist ein Magnet, der seine magnetischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen verliert. Kann eine Phasenübergang bei absoluter Nulltemperatur, also ohne thermische Energie, sondern durch Quanteneffekte passieren? Und wie verhält sich Materie in der Nähe eines solchen Quantenphasenübergangs? Diese Fragen untersucht zum Beispiel die moderne Quantenphysik.
Prof. Zhe Wang vom Forschungsschwerpunkt Kondensierte Materie der Fakultät Physik und sein Team haben dazu das Metall Ruthenat (CaRuO3) mit einer speziellen zeitaufgelösten Terahertz-Spektroskopie untersucht – und dabei ungewöhnliche Transporteigenschaften entdeckt. Unter Transporteigenschaften versteht man, wie Elektronen in einem Material unter dem Einfluss eines äußeren Feldes transportiert werden. Diese Eigenschaften bestimmen, wie gut ein Material Strom leitet oder auf elektromagnetische Felder reagiert. Im Fall des untersuchten Metalls fanden die Forscher heraus, dass es ungewöhnlich starke nichtlineare Reaktionen auf die Einwirkung von Terahertz-Feldern zeigt. Das könnte ein charakteristisches Merkmal für einen Quantenphasenübergang sein, an dem das Material steht. Dies bietet ein unkonventionelles experimentellen Vorgehen zur Aufdeckung und zum Verständnis von Quantenphasenübergängen.
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