Der Quanten-Hall-Effekt spielt traditionell nur in zweidimensionalen Elektronensystemen eine Rolle. Kürzlich jedoch wurde eine dreidimensionale Version des Quanten-Hall-Effekts im Dirac-Halbmetall ZrTe5 beschrieben. Es wurde vorgeschlagen, dass diese Version aus einer magnetfeldinduzierten Fermi-Oberflächeninstabilität resultiert, die das ursprünglich drei-dimensionale Elektronensystem in einen Stapel von zwei-dimensionalen Elektronensystemen umwandelt. Jetzt haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, an der Technischen Universität Dresden, am Brookhaven National Laboratory in New York, am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und am Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat zeigen können, dass das Elektronensystem von ZrTe5 entgegen der ursprünglichen Erklärung auch im Magnetfeld drei-dimensional bleibt und, dass die quasi-Quantisierung des Hall Effekts trotzdem direkt mit Quanten-Hall-Physik verknüpft ist.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Spezifischer Hall-Widerstand als Funktion des angelegten Magnetfeldes bei einer Temperatur von 2 K in Einheiten des Planck’schen Wirkungsquantums h, der Elementarladung e und dem Fermiwellenvektor entlang des angelegten Magnetfeldes kF,z. Links oben zeigt eine Skizze der Probe. Rechts unten ist die drei-dimensionale Fermifläche der Elektronen in ZrTe5 dargestellt.
Die Erkenntnisse aus der Studie über Quanten-Hall-Physik in der dritten Dimension lassen sich universell auf konventionale Metalle übertragen und versprechen eine einheitliche Erklärung der in der Vergangenheit oft rätselhaften Plateaus, die bei Hall-Messungen in vielen drei-dimensionalen Materialien beobachtet worden sind. Darüber hinaus kann das Konzept direkt angewendet werden, um den zwei-dimensionalen Quanten-Anomalen-Hall-Effekt auf generische drei-dimensionale Magnete zu verallgemeinern.
Ein neues Arsenid mit zwei magnetischen Phasen zeigt aufgrund der Flexibilität seiner Kristallstruktur ein unkonventionelles thermoelastisches Verhalten.
Ein internationales Team unter der Leitung von Steffen Wirth deckt entscheidende Oberflächenumgestaltungen bei CeB6 auf, die das elektronische Verhalten beeinflussen.
Ultra–low-temperature transport and thermodynamic measurements down to 200 microkelvin reveal a rare, spin-triplet odd-parity superconducting state underpinned by magnetism in the heavy-fermion metal YbRh₂Si₂.
Die direkte Beobachtung der Magnetisierungsdynamik in 3D-Nanostrukturen, die der DNA ähneln, zeigt resonante Schwingungen und ein vielfältiges Modenspektrum, wobei Simulationen belegen, dass die Geometrie als wirkungsvoller Abstimmungsparameter dienen kann.
Durch die synergetische Zusammenarbeit von Theorie und Experiment wurde eine neue Familie von Materialien entdeckt, die exotische Topologie mit der Physik schwerer Fermionen verbindet.
A new member of the Kagome metal family that overcomes long-standing geometric constraints has been discovered and studied by an international research team led by scientists at the Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (MPI CPfS). The results, published in Nature Materials, introduce the compound TbTi₃Bi₄ as a model system for designing next-generation quantum materials with highly tunable magnetic and electronic properties.
Wir gratulieren Francisco Lieberich herzlich zum Gewinn eines Posterpreises auf der diesjährigen Konferenz „Current Trends in Strongly Correlated and Frustrated Systems“ (SCF25).
