Investigations of quantum critical materials at low energies
Abstract
Phasenübergänge am absoluten Temperaturnullpunkt werden von Quantenfluktuationen verursacht und werden daher als Quantenphasenübergänge bezeichnet. Ihre physikalische Beschreibung erfordert einen Rahmen, der über die Beschreibung von Phasenübergängen bei endlichen Temperaturen hinausgeht. Ist ein solcher Quantenphasenübergang kontinuierlich und somit zweiter Ordnung, so ist er ein quantenkritischer Punkt. An diesem divergieren die Zeit- und Längenskalen der Quantenfluktuationen. Dies kann die Eigenschaften des Materials bei endlichen Temperaturen stark beeinussen, ihr Verhalten wird dann quantenkritisch genannt. Bei Metallen äußert sich dies durch starke Abweichungen vom Landau-Fermiüssigkeitsverhalten, dem sogenannten Nicht-Fermiüssigkeitsverhalten. Experimentell lässt sich quantenkritisches Verhalten am besten durch Messungen bei niedrigen Energien (niedrige Temperaturen und Frequenzen) untersuchen, da quantenkritische Eigenschaften in der Nähe des quantenkritischen Punktes am stärksten ausgeprägt sind. In diesem Zusammenhang stellen Verbindungen mit schweren Fermionen eine besonders interessante Materialgruppe dar. In den Kristallstrukturen dieser Verbindungen sind Atome mit teilweise gefüllten f-Schalen wie Yb oder Ce eingebaut. Die f-Elektronen wechselwirken mit den Leitungselektronen über den Kondoeffekt, der eine Abschirmung der magnetischen Momente der f-Elektronen durch die Spins der Leitungselektronen bewirkt. Außerdem wechselwirken sie miteinander über die…
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