MATCHA - Magnetische und Ladungsordnung in 2D Quantenmaterialien

Zweidimensionale (2D) Quantenmaterialien sind extrem dünne Materialien, die oS nur aus einer oder wenigen Atomlagen bestehen. Beispiele sind Graphen (eine Monolage aus Kohlenstoff-Atomen), Übergangsmetall-Dichalkogenide (z.B. MoS₂) sowie bestimmte Kuprate und Nickelate (z.B. NdNiO₂). Ihre physikalischen Eigenschaften, etwa elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus oder optische Absorption, werden durch quantenmechanische Wechselwirkungen zwischen ihren elementaren Bestandteilen, den Elektronen und Ionen, bestimmt. 2D Quantenmaterialien gelten als vielversprechende Kandidaten für eine neue Generation von Halbleitern und Sensoren. Potentielle Anwendungen reichen von biegsamen Displays und ultradünnen Wearables über optische Schalter und Dünnschichtsolarzellen bis zu hochpräzisen Sensoren. Besonders attraktiv ist die Möglichkeit, Eigenschaften gezielt zu verändern, indem verschiedene Schichten übereinander gestapelt und leicht verdreht werden (z.B. “twisted bilayer graphene”). Neben diesen technologisch relevanten Eigenschaften zeigen einige 2D Quantenmaterialien auch eine Vielzahl exotischer Phasen, etwa Quanten-Spinflüssigkeiten oder spezielle topologische Phänomene.