Močno korelirani materiali oziroma materiali, pri katerih ne smemo zanemariti Coulombove interakcije med elektroni, so postali zelo pomembni za tehnologijo in znanost. Izkazujejo bogato paleto vznemirljivih lastnosti, kot so prehodi kovina-izolator, nekonvencionalna superprevodnost, težki fermioni in različni magnetni rede. Poleg tega nedavno odkrite dolgožive skrite faze, ki so dostopne le pri zelo neravnovesnih pogojih, kot je lasersko vzbujanje ali eksitacija z impulzi električnega toka, ponujajo nove platforme za izboljšanje delovanja sodobne elektronike, logičnih vrat in pomnilniških naprav. Na primer, nedavno predstavljeni laboratorijski prototip CCM (ang. Charge-configurational memory) pomnilnika, ki so ga razvili na IJS, je vsaj za tri reda velikosti hitrejši od katere koli druge obstoječe pomnilniške naprave. Še vedno pa manjka natančno razumevanje narave skritih faz, ki so odgovorne za delovanje naprave.
Raziskave v okviru doktorskega programa bodo namenjene iskanju ključnih sestavin, potrebnih za stabilizacijo skritih redov v koreliranih elektronskih kristalih, nadzor njihovih karakteristik v mezoskopskih napravah in inženiring lastnosti materialov na zahtevo. Delo bo vključevalo razvoj novega eksperimentalnega okvira za preučevanje in manipulacijo mezoskopskih naprav na ultrahitri časovni skali.
S kombinacijo najsodobnejših eksperimentalnih metod bo kandidat preučeval vpliv konfinmenta na elektronske lastnosti koreliranih sistemov in raziskoval možnosti za neinvazivno vzorčenje elektronskih kristalov, na primer s površinskimi akustičnimi valovi ali uporabo teksturiranega električnega in optičnga vzbujanja. Z uporabo ultrahitrih časovno-ločljivih tehnik bo kandidat raziskoval medsebojno delovanje in ravnovesje med različnimi stopnjami svobode v dihalkogenidih prehodnih kovin, ki določajo njihove lastnosti.
Kandidat bo pridobil praktična znanja iz eksperimentalne optične in rentgenske spektroskopije, časovno ločljivih metod ter pridobil izkušnje iz fizike trdne snovi in laserjev.
Več o skritih stanjih v dihalkogenidih prehodnih kovin:
[1] L. Stojchevska, I. Vaskivskyi, T. Mertelj, P. Kusar, D. Svetin, S. Brazovskii, D. Mihailovic, “Ultrafast Switching to a Stable Hidden Quantum State in an Electronic Crystal”, Science 344 (2014) DOI: 10.1126/science.1241591
[2] Y. Gerasimenko, I. Vaskivskyi, M. Litskevich, J. Ravnik, J. Vodeb, M. Diego, V. Kabanov, D. Mihailovic, “Quantum jamming transition to a correlated electron glass in 1T-TaS2”, Nature Materials 18 (2019) DOI: 10.1038/s41563-019-0423-3