Elektron correlaties en niet-triviale band topologie in 2D-materialen

Het bestuderen van fenomenen die voortkomen uit elektron correlaties en niet-triviale band topologie is één van de belangrijkste onderzoeksgebieden geworden in de moderne vastestoffysica. Dit resulteert in een verscheidenheid aan (nieuwe) materiaal types: ferromagneten, supergeleiders, topologische isolatoren, Mott isolatoren, Dirac / Weyl half metalen en abnormale kwantum Hall isolatoren (QAHI). Wanneer dergelijke materialen worden gecombineerd, ontstaan bovendien unieke fenomenen en functionaliteiten aan hun grensvlakken, waaronder Majorana-deeltjes. Deze deeltjes kunnen ons in de toekomst toelaten om zogenaamde topologische kwantum berekeningen uit te voeren. Hoewel er grote onderzoeksinspanningen zijn gedaan om dergelijke fenomenen in conventionele 3D-materialen te bestuderen, blijft het enorme potentieel van 2D-materialen grotendeels onontgonnen terrein. Aangezien deze fenomenen voortkomen uit oppervlakte-gemedieerde koppeling (bijv. het samenbrengen van de oppervlaktes van een QAHI en een supergeleider), zijn 2D-materialen en gerelateerde gelaagde systemen een ideaal platform. In dit project gaan we: (i) 2D-systemen ontwikkelen en bestuderen die fenomenen van elektron correlaties en niet-triviale band topologie vertonen; (ii) dergelijke materialen samenkoppelen in hybride structuren en hun elektronische eigenschappen bestuderen; (iii) de geobserveerde kwantumtoestanden van deze systemen manipuleren in elektronische nano-schakelingen. We zullen ons in het bijzonder concentreren op 2D-oxiden en chalcogeniden. Hiervoor gebruiken we de specifieke expertise aanwezig in ons consortium en de aanwezige “state-of-the-art” technieken (zowel theoretisch als experimenteel) betreffende de in-situ groei en karakterisering op de atomaire schaal en het maken van elektronische nano-schakelingen voor potentiële toepassingen.

Trefwoorden:2D materials, Topological matter, Superconductivity, Magnetism

Disciplines:Magnetisme en supergeleiding, Elektronische (transport)eigenschappen, Nanofysica en nanosystemen, Oppervlakten, interfaces, 2D-materialen