Arbeitsgruppe Inelastische Photonenstreuung


Leiter: Prof. Dr. Matthieu Le Tacon

Wir untersuchen die Dynamik von Spin-, Ladungs-, Orbital- und Gitter-Freiheitsgraden in Übergangsmetalloxiden mit stark korrelierten Elektronensystemen mittels inelastischer Photonstreutechniken, um damit einen Einblick in die konkurrierenden Tendenzen in diesen Materialien zur Ausbildung unterschiedlicher Ordnungen zu bekommen. Hierbei kommen Photonen aus einem breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums zum Einsatz, mit deren Hilfe ähnlich wie bei der inelastischen Neutronenstreuung die Energie-Impuls-Beziehung kollektiver Anregungen in diesen Materialien erfasst wird.

Die inelastische Streuung von Photonen im Bereich des sichtbaren Bereichs (Raman-Streuung von Photonen mit typischen Energien von einigen eV) ist eine sehr vielseitige Technik, mit deren Hilfe die Dynamik von langwelligen Anregungen in Festkörpern bei hoher Energieauflösung unter sehr verschiedenen Umgebungsbedingungen (tiefe Temperaturen, hoher Druck, uniaxiale oder epitaktische Dehnung) getestet werden kann. Ergänzend kann - ähnlich wie mit inelastischer Neutronenstreuung - mittels resonanter inelastischer Röntgenstreuung (RIXS) im Weich- bzw. Hart-Röntgen-Bereich bei 3d- bzw. 5d-Übergangsmetalloxiden die Dispersion magnetischer und/oder orbitaler Anregungen untersucht werden. Mit nichtresonanter inelastischer Streuung von harter Röntgenstrahlung kann die Dispersion von Phononen bestimmt werden. Die auf Röntgenstreuung basierenden Messungen werden an verschiedenen über die ganze Welt verteilten Synchrotronquellen durchgeführt.

Links: Für Transmissions-Röntgenbeugung- und inelastische Streu-Experimente entwickelte Uniaxialer-Druck-Zelle.
Rechts: Elastische Röntgenstreuungs-Intensität in dem Hochtemperatursupraleiter YBCO entlang der (0, 0.315,L)-Richtung im reziproken Raum mit und ohne uniaxialen Druck. Das breite um L ~ 6.0 zentrierte Maximum bei Abwesenheit von äßerem Druck entspricht einer quasi-2-dimensionalen, kurzreichweitigen Ladungsdichtewelle (CDW). Bei Druckanwendung kann 3-dimensionales Verhalten induziert werden, das durch ein scharfes Maximum um L=7.0 charakterisiert wird.
In unterdotiertem YBCO zeigt die Intensität von inelastischer Röntgenstreuung als Funktion von Energie und Impuls in der Nähe des Ladungsdichtewelle-Überstruktur-Reflexes ein ausgeprägtes Weichwerden der Phononen.

 

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