FWF - AbInitio - Ab Initio Theorie der Supraleitung zweidimensionaler Systeme

Ziel dieses Projektes ist die ab initio Untersuchung von Supraleitung in zweidimensionalen Übergangsmetalldichalkogeniden. Jüngste Studien haben gezeigt, dass abgesehen von der atomaren Zusammensetzung und Anordnung, die Dimensionalität von Materialien einen entscheidenden Einfluss auf deren physikalische Eigenschaften hat. Die Übergangsmetalldichalkogenide sind eine Materialklasse, in der sich diese Abhängigkeit von der Dimensionalität sehr deutlich zeigt. Darüber hinaus sind sie in ihrem chemischen Aufbau höchst flexibel, woraus eine Vielzahl an verschiedenen Strukturen und Verbindungen mit einer reichen Palette an unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften resultiert. So finden sich unter ihnen sowohl isolierende, halbleitende aber auch metallische Verbindungen, was diese Materialien besonders interessant für technologische Anwendungen in den Bereichen der Nano- und Optoelektronik macht. Mögliche Einsatzgebiete sind zum Beispiel Monolagen-Feldeffekttransistoren, flexible elektronische Bauteile und neuartige Energiespeicher. Die Übergangsmetalldichalkogenide sind außerdem für die Grundlagenforschung von großem Interesse, da sie auch faszinierende Phasen kollektiver Anregungen bei tiefen Temperaturen aufweisen, wie zum Beispiel Ladungsdichtewellen und Supraleitung. Mit diesem Projekt möchten wir zu einem besseren Verständnis der fundamentalen quantenmechanischen Effekte beitragen, die zum supraleitenden Verhalten in zweidimensionalen Übergangsmetalldichalkogenide führen. Wir werden die Wechselwirkungen von Phononen, elektrischen Ladungen und Elektronenspins genau studieren und Eigenschaften der supraleitenden Phase quantitativ bestimmen. Dazu werden wir ab initio Methoden verwenden, die auf den Greenschen Funktionen der Vielteilchentheorie beruhen. Zusätzlich werden wir ein numerisches Verfahren entwickeln, das uns erlaubt, charakteristische Größen der Supraleitung, wie die supraleitende Sprungtemperatur, ohne phänomenologische Parameter bestimmen zu können. Die Verfügbarkeit einer solchen Methode würde uns auch ermöglichen, neue supraleitende Materialien mit festgelegten physikalischen Eigenschaften am Computer vorherzusagen. Wir sind zuversichtlich, dass die Ergebnisse dieses Projektes von großem Interesse für die Wissenschaftsgemeinde wären und entscheidend zu einem besseren Verständnis zweidimensionaler Systeme und der Supraleitung im Allgemeinen beitragen würden.