Electronic and Magnetic Excitations in Correlated and Topological Materials

این پایان نامه یک پیشرفت بزرگ در کشف مکانیسم ابررسانا در CeCoIn₅، "اتم هیدروژن" در میان ترکیبات فرمیون سنگین گزارش می کند. با توسعه یک فرمالیسم نظری جدید، مطالعه شرح داده شده در اینجا موفق به استخراج عنصر گمشده حیاتی تعامل جفت ابررسانا از آزمایش‌های طیف‌سنجی تونل‌زنی اسکن شد. این پیشرفت، توضیحی نظری برای یک سری مشاهدات تجربی گیج‌کننده ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که فعل و انفعالات مغناطیسی قوی چسب کوانتومی را برای ابررسانایی غیر متعارف فراهم می‌کند. بینش اضافی در مورد خواص پیچیده مواد به شدت همبسته و توپولوژیکی با بررسی بار غیرتعادلی و خواص انتقال اسپین آنها ارائه شد. یافته‌ها نشان می‌دهند که تأثیر متقابل مغناطیس و بی‌نظمی با همبستگی‌ها یا توپولوژی قوی منجر به رفتار پیچیده و جدیدی می‌شود که می‌توان از آن برای ایجاد نسل بعدی الکترونیک اسپین و دستگاه‌های محاسباتی کوانتومی استفاده کرد.

This ​thesis reports a major breakthrough in discovering the superconducting mechanism in CeCoIn₅, the “hydrogen atom” among heavy fermion compounds. By developing a novel theoretical formalism, the study described herein succeeded in extracting the crucial missing element of superconducting pairing interaction from scanning tunneling spectroscopy experiments. This breakthrough provides a theoretical explanation for a series of puzzling experimental observations, demonstrating that strong magnetic interactions provide the quantum glue for unconventional superconductivity. Additional insight into the complex properties of strongly correlated and topological materials was provided by investigating their non-equilibrium charge and spin transport properties. The findings demonstrate that the interplay of magnetism and disorder with strong correlations or topology leads to complex and novel behavior that can be exploited to create the next generation of spin electronics and quantum computing devices.