Low Dimensional Systems
Order and Disorder on the Quantum Scale
Tid: Må 2025-09-22 kl 09.00
Plats: Rum Pärlan, Albano Campus hus 1, Albanovägen 26
Språk: Engelska
Respondent: Frank Elson , Ljus och materiens fysik, Sustainable Materials Research and Technologies (SMaRT)
Opponent: Professor Maiko Kofu, University of Tokyo, Institute of Solid State Physics, Tokyo, Japan
Handledare: Associate professor Martin Månsson, Ljus och materiens fysik
QC 2025-08-29
Abstract
Denna avhandling presenterar en serie undersökningar med fokus på framväxade fenomen i lågdimensionella material, med särskild betoning på supraledning, laddningsdensitetsvågor (CDWs) och magnetism. De huvudsakliga experimentella teknikerna som används är myonspinnrotation/-relaxation/-resonans ($\mu^+$SR), neutron- och röntgenspridning. Den teoretiska fysikaliska bakgrunden till fysiken introduceras i Kapitel 2. Grunderna för de experimentella teknikerna presenteras i Kapitel 3. Kapitel 4 beskriver de teoretiska metoder som används i avhandlingen. Kapitel 5 sammanfattar arbetet som utförts på den kvadratiska gitter-Heisenberg-antiferromagneten CuF$_2$(D$_2$O)$_2$(pyz), med fokus på fälteffekter på de magnetiska excitationerna. Kapitel 6 sammanfattar de bifogade artiklarna, både bakgrunden till materialet och de viktigaste resultaten. Inom familjen av övergångsmetall-dikalcogenider studeras material såsom 1T-TiSe$_2$ och 2H-TaS$_2$ för att undersöka deras supraledande grundtillstånd. I TiSe$_2$ identifieras ett multigap-supraledande tillstånd, med resultat som tyder på en Lifshitz-övergång under tryck. I 2H-TaS$_2$ bekräftas konventionell supraledning tillsammans med okonventionellt CDW-beteende, vilket inkluderar den första obervationen Kohn-anomalin i systemet. Dessa resultat understryker det känsliga samspelet mellan strukturell polymorfism, dimensionalitet och yttre justeringsparametrar. Inom området lågdimensionell magnetism undersöks CuF$_2$(D$_2$O)$_2$(pyz) som en realisering av den kvadratiska gitter-Heisenberg-antiferromagnetmodellen. Här observeras oväntade högenergetiska excitationer under måttliga fält, vilket stöds av simuleringar med matrix product states. Ett annat nyckelmaterial, (C\(_5\)H\(_9\)NH\(_3\))\(_2\)CuBr\(_4\), fungerar som en plattform för att utforska kvantspinstegesmodellen under tryck. Tillämpning av hydrostatiskt tryck inducerar en övergång från antiferromagnetisk oordning till långräckviddig ferromagnetisk ordning. Kapitel 7 avslutar avhandlingen med att sammanfatta de centrala resultaten och föreslå framtida forskningsvägar, inklusive vidare spektroskopiska studier för att belysa de supraledande och magnetiska mekanismerna. Även om dessa studier är förankrade i grundforskning, kan deras implikationer sträcka sig mot framtida materialutveckling för energimedveten teknologi. Arbetet som presenteras här belyser rikedommen hos lågdimensionella system som bördig mark för nya kvantfenomen och fördjupar vår förståelse av hur växelverkningar och symmetrier formar den fysiska världen.