PD Dr. Peter Thalmeier
Das Hauptgebiet der theoretischen Arbeiten sind Vielteilcheneffekte, Ordnungsphänomene und die Dynamik kollektiver Anregungen in elektronisch stark korrelierten Festkšrpern mit 3d- oder 4f/5f- Übergangselementen.
Supraleitung, Magnetismus und deren Koexistenz in 4f/5f- Verbindungen mit schweren Elektronen und den neuen Fe Pnictiden.
Von besonderem Interesse sind 'unkonventionelle' Supraleiter deren Cooper-Paare endlichen Orbital- oder Spindrehimpuls haben und gleichzeitig Nullstellen ('Knoten') der Anregungslücke aufweisen. Dies ist bei einem nicht-phononischen Mechanismus der Supraleitung möglich. Zur Aufklärung der Knotensymmetrie der Anregungslücke werden Magnetotransport Eigenschaften im rotierenden Magnetfeld untersucht. Von grossem Interesse sind auch kollektive Spin-Exziton Moden unterhalb der Quastiteilchen-Anregungslücke. Ihre Impulsabhängigkeit gibt einen direkten Hinweis auf die Symmetrie der des supraleitenden Ordnungsparameters. Ähnlich Moden können in Kondo Halbleitern mit kleiner Hybridisierungslücke existieren.
Figure 1. Kollektive Resonanz im Supraleiter CeCoIn5
Ladungsordnung und Spindynamik in Verbindungen mit Strukuren niedriger Dimension, z. B. in oxidischen Ketten-, Leiter- und Schichtverbindungen von 3d- Elementen (Vanadate, Manganate und Pnictide). Orbitale Ordnungszustände und ihre kollektiven Anregungen.
Teilweise gefüllte 3d- und 4f- Schalen haben neben dem magnetischen Dipolmoment auch elektrische Quadrupolmomente und höhere Multipolmomente. Sie können spontane langreichweitige Ordnung zeigen ('hidden order') und haben Orbitalwellen als kohärente Anregungszustände.
Figure 2. Spinexziton Anregung im Kondo Halbleiter YbB12
Frustration von Ladungs- und Spinfreiheitsgraden in planaren Gittern und dreidimensionalen Pyrochlor- und Spinelstrukturen.
Die Frustration von Coulomb- oder Austausch- Wechselwirkungen, teils verursacht durch die Geometrie des Gitters, führt zu einem hohen Entartungsgrad niederenergetischer Zustände und möglichen neuen Quantenphasen. Daraus ergibt sich ein anomales Tieftemperatur- und Hochfeldverhalten aufgrund von Quantenfluktuationen.
Figure 3. Phasendiagramm des J1a,b-J2 Modells als Funktion
von Frustration und Anisotropie
Zur Untersuchung dieser physikalischen Effekte werden verwendet:
Klassische analytische Methoden der Vielteilchenphysik wie Spinwellentheorie, bond operator Methode, slave boson Theorie und T-Matrix Theorie sowie neuere numerische Methoden wie exakte Diagonalisierung endlicher Systeme mit Hilfe des Lanczos Verfahrens für den Grundzustand sowie bei endlichen Temperaturen.