Terahertsspektroskoopia ja madalate temperatuuride füüsika rühma koduleht: http://kbfi.ee/thz
Suuna juhiks on dr Toomas Rõõm ning jooksvad projektid jagunevad järgmiselt:
1. Kerri spektroskoopia: kuidas ülijuhid rikuvad ajasümmeetriat? ERC885413
Projekti kestus: 01.07.2021-30.06.2026
Vatutav täitja: dr Girsh Blumberg
Unconventional superconductivity is extensively sought for in contemporary research. Of particular interest are chiral superconductors which possess non-trivial topological properties resulting in superconducting (SC) order parameters (OPs) that may break time-reversal symmetry (TRS). The possibility of applications to topological quantum computation have placed such materials at the forefront of condensed matter research. Recent measurements of the polar Kerr effect (PKE), in which a rotation of polarization is detected for a beam of light reflected from the surface of a superconductor, have emerged as a key experimental probe of TRS breaking. Here we propose the development of a new generation of spectroscopic instrumentation for the PKE spectroscopy in the sub-THz frequency range, the energy scale that is comparable with the SC gap magnitude of unconventional superconductors. The THz range PKE spectroscopy will enable to study the broken symmetries, the origin of unconventional pairing, the in-gap collective modes, and the structures of the SC OPs. We plan to measure the PKE at sub-THz frequencies and with sub-milli-radian angular resolution from a variety of unconventional superconductors that are cooled to 100 mK, deep into SC state. The aim is to understand the basic mechanisms leading to unconventional superconductivity in these systems in order to find answers to the fundamental questions, such as: What is the structure of the SC gap in Sr2RuO4, URu2Si2, and UPt3? Is the TRS broken in (a) the Hidden Order state and in (b) SC state of URu2Si2? Which symmetries are broken at the transition from the HO state into the unconventional SC state? – and to elucidate the microscopic origin of superconductivity in the new families of unconventional superconductors. In a broader view, the project will keep Estonian physics on the forefront of science through new scientific contacts and will promote physics education by engaging students and postdocs in the research.
2. Kiraalsete ülijuhtide Kerri spektroskoopia alla 1 THz sagedustel, PRG736
Projekti kestus: 01.01.20 – 31.12.24
Vastutav täitja: dr Urmas Nagel
Arendame uut tüüpi spektromeetri polaarse Kerri pöördenurga mõõtmiseks alla THz sagedustel, mis on samas suurusjärgus piluga mitmete ebatavaliste ülijuhtide ergastuste spektris. Tahkisefüüsikas viimasel ajal hoogsalt uuritavate ebatavaliste ülijuhtide kirjeldamiseks loodud mudeleid saab eristada ülijuhtivat faasi kirjeldava korra parameetri sümmeetria põhjal. Meid huvitavatel kiraalsetel ülijuhtidel on sellised topoloogilised omadused, mis võivad rikkuda sümmeetriat ajainversiooni suhtes, ning seda saab katseliselt avastada polaarse Kerri pöördenurga mõõtmise teel. Katseid tehakse madalal temperatuuril umbes 0.1K.
Viide ETISes siin.
3. Kontrollitud korrastatus kvant- ja nanomaterjalides (EQUITANT), Teaduse tippkeskus TK134
Projekti kestus: 01.01.16 – 01.03.23
Vastutav täitja: dr Urmas Nagel
Tippkeskus “Kontrollitud korrastatus kvant- ja nanomaterjalides” (EQUITANT) ühendab töörühmi Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis (KBFI), Tartu Ülikooli Füüsika Instituudis ja Tallinna Tehnikaülikooli Tartu kolledzis eesmärgiga uurida uudseid materjale, millel on omadus iseeneslikult korrastuda. Näiteks magnetid, kus magnetmomendid on korrastunud. Viimasel kümnendil on hakatud aktiivselt uurima aineid kus samas aines on lisaks veel elektrilaengute korrastumine. Sellised ained on tehnoloogiliselt huvitavad, kuna lubavad elektriväljaga kontrollida magnetmomente ja nende korrapära mõistmine lubab sünteesida uusi materjale. Teame, et elektroonika komponentide mõõtmed vähenevad iga aastaga ja oluliseks muutuvad nanostruktuuride kvantomadused. Uurime, kuidas muutuvad kvantolekud kui suureneb süsteemi korrastamatus.
Koostööst erinevaid meetodeid kasutavate rühmade vahel võidavad kõik, sealhulgas ka doktorandid, kes suudavad püstitada ambitsioonikamaid eesmärke oma tegevusele, saades parema ligipääsu suurtele infrastruktuuri objektidele nagu Euroopa magnetlabor või neutroniallikad aga ka Eesti magnetlaborile ja Tartu ülikooli kiletehnoloogia laborile. Tippkeskuse rühmade kõrgtasemel uurimistöö võidab keeruka teema ühisest uurimisest ja seeläbi muutub ka Eesti teadlaskond tugevamaks ja enam nähtavaks nii kodus kui välismaal.
Tippkeskuses omandame magnetelektriliste nanomaterjalide sünteesi oskused, mis avavad Eesti teadusele ja tehnoloogiatele uusi võimalusi. Tippkeskuse väljakutseks on korrapäraste kristallide uurimisel saadud teadmiste rakendamine uute nanomaterjalide sünteesimisel. Ja loomulikult avaneb võimalus leiutada midagi niisugust, mida keegi praegu ette ei kujuta.
Viide ETISes siin.
Lõppenud projektid siin.
