Innovative experiments on quantum materials

量子材料的创新实验

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2022-04094
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Quantum materials are at the heart of a very intense research effort worldwide. The reason for this is twofold: on the application side, there is a huge demand for materials with properties such as superconductivity (the possibility to carry current without energy dissipation), particular optical properties (the possibility to absorb certain wavelengths while reflecting others), etc. On the fundamental side, these materials resist concepts and methods developed in the last century to successfully explain the properties of most materials. Understanding the mechanisms responsible for their peculiar properties is a challenge for condensed matter physics: while we know the basic ingredients that correctly describe matter in quantum mechanics, the complexity of their interactions leads to emergent properties that are still difficult to understand. The understanding of these materials is also key to develop devices based on their remarkable properties. Science progresses by confronting theoretical predictions with experimental results. While there is plethora of routinely used experimental techniques, we propose to develop new experiments to probe some of the intriguing properties of quantum materials, thus providing new evidences to progress in their understanding. These experiments, derived from similar experiments we have developed to probe the quantum nature of electricity in circuits, will shed light on the mysterious properties of quantum materials. In a series of original experiments, we will: - Study how topological properties of materials modify their electromagnetic response (longitudinal and transverse) to an incident microwave, possibly at ultra-low temperature and in the presence of a magnetic field. This is critical to the development of electronic devices. - Probe the temperature-dependent scattering time of electrons by measuring the frequency-dependent microwave response of materials showing a universal behavior - the linear dependence of resistivity on temperature. This is essential to validate theories of highly correlated materials. - Measure the way electrons screen an electrostatic field, this giving access to their electronic compressibility. This parameter is key to the understanding of mysterious phases of matter such as the pseudogap one in cuprates. - Observe quantum oscillations at ultra-high field using a time-resolved ac transport measurement in a microsecond pulsed magnetic field. This will help elucidate the mechanism of superconductivity in high Tc superconductors.
量子材料是全球非常激烈的研究工作的核心。其原因是双重的:在应用方面,对具有超导性(无需能量耗散的电流的可能性)的材料有很大的需求,特定的光学特性(可以吸收某些波长而反射其他波长的可能性),等等。在上世纪,这些材料的概念和方法在上个世纪开发了这些材料的概念和方法,从而成功地解释了属性的属性。了解负责其特殊特性的机制是凝结物理学的挑战:虽然我们知道正确描述量子力学中物质的基本成分,但其​​相互作用的复杂性导致了仍然难以理解的新兴特性。对这些材料的理解也是根据其显着特性开发设备的关键。 科学通过与实验结果面对理论预测的发展。尽管有大量常规使用的实验技术,但我们建议开发新的实验来探测量子材料的一些有趣的特性,从而为他们的理解提供了新的证据。这些实验是从类似的实验中得出的,我们开发了探测电路中电的量子性质,它将阐明量子材料的神秘特性。在一系列原始实验中,我们将: - 研究材料的拓扑特性如何将其电磁反应(纵向和横向)改为入射微波炉,可能在超低温度和存在磁场的情况下。这对于电子设备的开发至关重要。 - 通过测量显示普遍行为的材料的频率依赖的微波反应 - 电阻率对温度的线性依赖性,探测电子的温度依赖散射时间。这对于验证高度相关材料的理论至关重要。 - 测量电子屏蔽静电场的方式,可访问其电子可压缩性。该参数是理解物质神秘阶段的关键,例如库酸酯中的伪群。 - 在微秒脉冲磁场中使用时间分辨的交流传输测量值在超高场观察量子振荡。这将有助于阐明高TC超导体中超导性的机理。

项目成果

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Reulet, Bertrand其他文献

Characterization and control of charge transfer in a tunnel junction
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Quantum Microwave Radiation
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  • 资助金额:
    $ 3.64万
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