 |
 |
|
Existing applicants/evaluators log in here
|
|
Cooperability
| Project leader |
Grbic Mihael Srdan |
| Project co-leader: |
Mladen Horvatić |
| Administering organization: |
University of Zagreb, Faculty of Science |
| Partner Institution/Company: |
Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, LNCMI - CNRS |
| Grant type: |
1B |
| Project title: |
Quantum Critical Matter in Strongly Correlated Electronic Systems (Quantum CorES) |
| Project summary: |
Most of materials for future technologies come from the class of strongly correlated electron systems (SCES). Their properties cannot be described by the behaviour of individual constituents, but only by taking into account the collective phenomena governed by strong and competing interactions. SCES materials usually feature extraordinary complex phase diagrams, where the control parameter can be temperature, doping, pressure, magnetic field etc. Different phases offer plenty of interesting physical phenomena, the most interesting being transformations between the phases, the phase transitions. Otherwise hidden properties of the system can be efficiently revealed through its behaviour in the vicinity of continuous phase transitions, the so-called critical behaviour. Transitions may be driven by thermal fluctuations, but in current focus are rather those controlled by quantum fluctuations given by the Heisenberg uncertainty principle. These quantum phase transitions are tuned by pressure, magnetic field or chemical doping, they occur at zero absolute temperature but their influence may spread to unexpectedly high temperature.
In the attempt to deepen our understanding of quantum physics, researchers often look for exotic new phases of matter that can be reached with the two “key ingredients”: competing interactions and quantum criticality, two features in the focus of modern condensed matter research. In the last decade, theory and experiments have made immense breakthroughs in the two SCES topics: frustrated spin systems (FSS) and heavy fermion systems (HF). Researchers are trying to find the right model materials to confront them to theoretical predictions. Along the same lines, present project will study yet unexplained phase transitions and phases in two novel materials from the two above-mentioned classes. We will employ nuclear magnetic resonance (NMR), a highly sensitive microscopic technique acclaimed for the value of obtained information. Experimental results coupled to theoretical analysis will test basic understanding of many-body quantum physics.
The proposed investigations are technically very challenging and require developments of extreme experimental conditions such as high pressure, ultra-low temperature and extra-low-noise amplifiers. This will be provided through an interdisciplinary team, and will overcome the present lack of the above-mentioned experimental conditions in Zagreb. The development of the cryogenic electronic system may potentially result in a prototype for a cost-effective industrial application. Finally, through this project the study of HF systems will be revitalized in Europe, adding a new dimension to European research (NMR of HF systems) of exotic materials and placing the University of Zagreb at an important position on the global map.
|
| Hrvatski sažetak: |
Većina materijala za tehnologije budućnosti spadaju u jako korelirane elektronske sustave (SCES). Njihova svojstva nisu jednostavan zbroj osobina pojedinačnih čestica, već je potrebno u obzir uzeti kolektivne pojave uzrokovane njihovim snažnim i suprotstavljenim međudjelovanjima. Fazni dijagrami SCES materijala obično su vrlo složeni, a kontrolni parametri mogu biti temperatura, dopiranje, tlak, magnetsko polje itd. Različite faze nude mnoštvo zanimljivih fizikalnih pojava, a među njima su najzanimljivije transformacije među fazama - fazni prijelazi. Skrivene osobine sustava se često otkrivaju ponašanjem u blizini kontinuiranih faznih prijelaza - takozvanim kritičnim ponašanjem. Većina istraživanih prijelaza su uzrokovani toplinskim fluktuacijama, ali trenutno su u žarištu istraživanja oni kontrolirani kvantnim fluktuacijama, uzrokovani Heisenbergovim relacijama neodređenosti. Ovi kvantni fazni prijelazi upravljani su tlakom, magnetskim poljem ili kemijskim dopiranjem, a zbivaju se na temperaturi apsolutne nule, iako se njihov utjecaj može proširiti do neočekivano visokih temperatura.
U nastojanjima da proširimo naše razumijevanje kvantne fizike mnoštva čestica, istraživači često traže nove egzotične faze materije koje se postižu dvama “ključnim sastojcima”: suprostavljenim međudjelovanjima i kvantnom kritičnošću - obilježjima koje intenzivno proučava moderna fizika čvrstog stanja. U prošlom desetljeću teorija i eksperiment učinili su veliki proboj u dva SCES područja: frustriranim spinskim sustavima (FSS) i sustavima teških fermiona (HF). Istraživači su u potrazi za idealnim modelnim materijalom koji bi suočili s postavljenim teorijama. Na tragu tih nastojanja, ovaj projekt će proučavati još neobjašnjene faze i fazne prijelaze u dvama novim materijalima iz navedenih skupina. Primijenit ćemo nuklearnu magnetsku rezonanciju (NMR), iznimno osjetljivu mikroskopsku tehniku koja daje dokazano vrijedne informacije. Eksperimentalni rezultati će uz teorijsku analizu preispitati temeljno razumijevanje mnogočestične kvantne fizike.
Predložena istraživanja tehnički su veoma izazovna i zahtjevaju razvoj ekstremnih eksperimentalnih uvjeta poput visokog tlaka, ultra niskih temperatura i iznimno niskošumnih pojačala. Ti uvjeti omogućit će se suradnjom interdisciplinarnog tima, što će prevladati trenutačan nedostatak navedenih eksperimentalnih uvjeta u Zagrebu. Razvoj istraživanja pod tlakm unijet će dosad nepostojeću dimenziju istraživanja u Zagrebu, a studija kriogenog elektroničkog sustava mogao bi rezultirati prototipom za isplativu industrijsku primjenu. Konačno, ovim projektom oživjet će se proučavanje HF sustava u Europi čime se dodaje nova dimenzija europskom istraživanju egzotičnih materijala (NMR HF sustava), a time i smještanje Sveučilišta u Zagrebu na važno mjesto u svjetskim razmjerima. |
| Amount requested from UKF: |
1,409.331,76 |
| Amount of matching funding: |
300.000,00 |
|
|
|
