Synthese und Kristallzüch­tung von Quantenmateria­lien

Jun.-Prof. Dr. Anna Isaeva

Raum: REC/C018

Tel.: 463-36050

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Die Professur „Synthese und Kristallzüchtung von Quantenmaterialien“ wurde im Jahr 2019 an der Technischen Universität Dresden mit der Berufung von Jun.-Prof. Dr. Anna Isaeva gegründet und ist in das Institut für Festkörper- und Materialphysik eingegliedert sowie in das Institut für Festkörperforschung am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden. Die Forschungsgruppe ist im Bereich der anorganischen Materialchemie tätig und befasst sich vor allem mit der explorativen Erforschung neuer topologisch nicht-trivialer Phasen.

Das Spektrum an Materialien erstreckt sich von Halogen- über Chalkogenverbindungen des Bismuts bis hin zu deren gemischten ternären Verbindungen, sowie der Kombination dieser mit Übergangsmetall- und Seltenerdelementen. Darüber hinaus liegt ein Fokus auch auf halogenhaltigen frustrierten Magneten von 3d-, 4d- und 5d-Übergangsmetallen mit spezifischen magnetischen Wechselwirkungen, die Frustration erzeugen.

Thematische Schwerpunkte

• Neuartige schwache und starke 3D topologische Isolatoren mit ausgeprägter Anisotropie
• Modulare Materialien mit maßgeschneiderten topologischen Eigenschaften in Abhängigkeit von deren Kristallstrukturen und chemischen Zusammensetzungen
• Magnetische topologische Materialien
• Frustrierte Magnete basierend auf α-RuCl₃ und dessen Dotierungsreihen

Ansatz

Es werden mithilfe von kristallchemischem Design (modularer Aufbau) neuartige Kandidatverbindungen identifiziert, welche anschließend mit einer Vielzahl klassischer als auch innovativer Methoden synthetisiert, umfassend charakterisiert und systematisiert werden. Erforscht werden dabei vor allem multinäre Systeme mit Beteiligung von Schweratomen, welche einer starken, und für die gesuchten Eigenschaften essentieller, Spin-Bahn-Kopplung unterliegen. Die praktischen Arbeiten laufen in enger Kooperation mit dem Institut für Anorganische Chemie II im Rahmen der Forschergruppe "Topologische Materialien" an der TU Dresden. Die Arbeiten werden zum großen Teil im Rahmen des Dresdner SFB 1143, des Exzellenzclusters ct.qmat und dem GRK 1621 durchgeführt.

Das Ziel unserer Untersuchungen ist es, neue Materialiensysteme mit frustriertem Grundzustand bzw. nicht-trivialer Topologie der elektronischen Struktur zu entdecken, welche neuartige physikalische Phänomene und kollektive Erscheinungen durch eine Kombination starker Spin-Bahn-Kopplung, anisotroper bzw. polarer Kristallstruktur und neuer Bindungssituationen realisieren. Ein herausragendes Beispiel aus jüngster Zeit ist die Entdeckung des ersten antiferromagnetischen topologischen Isolators MnBi₂Te₄. Die Züchtung von Einkristallen wird angestrebt, um eine umfassende Charakterisierung der strukturellen, magnetischen und thermodynamischen Eigenschaften zu ermöglichen.

Methodische Schwerpunkte

• Hochtemperatur-Feststoffreaktionen, chemische Gasphasentransport sowie Kristallzucht aus Schmelzen oder Lösungen;
• kombinierte Pulver-/Einkristall-Röntgendiffraktometrie und Transmissionselektronenmikroskopie;
• Thermoanalyse mittels dynamischer Differenzkalorimetrie;
• DFT-basierte quantenchemische Rechnungen für die Bandstrukturanalyse und die Analyse der chemischen Bindung.

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Publikationsliste : Publications.pdf

Lebenslauf: CV-Isaeva.pdf

ResearchGate: https://www.researchgate.net/profile/Anna_Isaeva2