Abteilung Nanoskalige Quantenmaterialien

Direktoren: Jie Shan & Kin Fai Mak

Viele Kristalle, darunter Graphit und Übergangsmetall-Dichalcogenide, setzen sich aus atomar dünnen Schichten zusammen, die nur durch schwache van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden. Durch das Lösen dieser Bindungen lassen sich einzelne stabile Lagen mit atomaren Dicken isolieren und vertikal zu Heterostrukturen mit beliebiger Zusammensetzung aufschichten. Diese dünnen zweidimensionalen (2D) Materialien zeigen bemerkenswerte physikalische Eigenschaften, die in den Ausgangskristallen nicht auftreten. Die Erforschung von 2D-Materialien hat sich zu einem der aktivsten Forschungsgebiete der Festkörperphysik entwickelt.

Am Department für Nanoskalige Quantenmaterialien konzentriert sich unsere Forschung auf korrelierte und topologische Phänomene in 2D-Materialien. Beispiele hierfür sind Supraleitung, Magnetismus, Chern-Isolatoren und fraktionale Chern-Isolatoren. Wir synthetisieren diese Materialien durch präzise Kontrolle der Zusammensetzung, der Stapelreihenfolge und oft auch durch gezieltes Verdrehen der Schichten, wodurch sich die Periodizität eines entstehenden Übergitters beeinflussen lässt. Mit modernsten Nanofabrikationstechniken und -werkzeugen strukturieren wir diese komplexen Stapel zu Nanostrukturen.

In einem weiten Temperaturbereich, von Raumtemperatur bis hin zu wenigen Millikelvin nahe dem absoluten Nullpunkt, erforschen wir ihre optischen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften und untersuchen die internen Freiheitsgrade der Elektronen sowie emergente Vielteilchenphasen der Materie.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Wir sind stets auf der Suche nach hochmotivierten Studierenden und Wissenschaftler*innen, die uns auf unserer wissenschaftlichen Reise begleiten möchten.