Українська 
English (UK) 
Багатозонність електронних станів: фізика та застосування
проєкт 2020.02/0408 (номер договору: 120/02.2020)
підтриманий Національним фондом досліджень України
у рамках конкурсу “Підтримка досліджень провідних та молодих учених”
Переважна більшість функціональних матеріалів є принципово багатозонними, але мікроскопічні теорії, якими намагаються їх описати, походять від ідеалізованої «однозонної» моделі електронної структури, де багатозонність додано як уточнення. Те, що такий підхід не працює, найкраще видно на прикладі надпровідності. Є багато експериментальних свідчень, що багатозонність та високі Тс тісно пов’язані. Але, не дивлячись на давню історію розвитку багатозонних моделей, жодна мікроскопічна теорія досі не пояснила цих зв’язків та не сприяла відкриттю нових надпровідників. Виходячи з попередньо отриманих результатів, ми бачимо, що можемо заповнити цю прогалину: виділити ключові механізми впливу багатозонності на електронні властивості надпровідників та розвинути три напрями їх застосування: (1) інженерію нових матеріалів та структур з вищими Тс; (2) моделювання впливу багатозонності на фазову когерентність та інтерференційні явища; (3) створення нового типу надпровідних квантових інтерферометрів.
Ключові слова: Багатозонність, надпровідність, інтерфейсна надпровідність, електронна зонна структура
Мета проєкту:
Метою роботи є виявлення загальних механізмів впливу багатозонності на електронні властивості функціональних квантових матеріалів, в першу чергу надпровідників, та демонстрація прикладів їх практичного застосування. Зокрема, буде (1) побудовано модель, що пояснює кореляцію температури переходу надпровідників та близькості їх електронної структури до топологічного переходу Ліфшиця та запропоновано алгоритм пошуку надпровідників з вищими критичними температурами; (2) змодельовано вплив багатозонності на фазову когерентність та інтерференційні явища у надпровідниках та виявлено пов'язані з цим особливості транспортних та НВЧ властивостей таких матеріалів; (3) визначено роль міжзонних переходів у посиленні надпровідності на інтерфейсах та підібрано оптимальну геометрію контактів для застосування у нових надпровідних квантових інтерферометрах.
Наукові завдання:
1. Виділити ключові механізми впливу багатозонності на електронні властивості надпровідників, а саме, побудувати модель, що пояснює кореляцію температури переходу надпровідників та близькості їх електронної структури до топологічного переходу Ліфшиця та запропонувати алгоритм пошуку надпровідників з вищими критичними температурами.
2. Побудувати теорію впливу багатозонності на фазову когерентність та інтерференційні явища у надпровідниках, що передбачає: вивчення проявів ефектів дисоціації композитних вихорів Абрикосова, пов’язаних із багатозонністю; дослідження високочастотної електродинаміки багатозонних надпровідників; створення нової теоретичної моделі нелінійного мікрохвильвого відгуку багатозонного надпровідника, в якій джерелом нелінійності буде внутрішній міжзонний ефект Джозефсона; розробку теоретичної моделі параметричного резонансного збудження колективних мод Леггетта мікрохвильовим полем та створення фазових солітонів імпульсним, або мікрохвильовим збудженням великої амплітуди. Відповідні експериментальні дослідження цих нових ефектів будуть проведені на плівкових резонаторах багатозонних надпровідників (MoRe, FeSe, інших багатозонних матеріалів).
Прикладні завдання:
3. Інженерія нових матеріалів / структур з підвищеними критичними параметрами, в першу чергу Тс. Під структурами ми розуміємо в першу чергу інтерфейси (типу моношару FeSe на поверхні STO, або інтерфейси надпровідник-топологічний ізолятор), а також гетероструктури і наноструктурні композити.
4. Створення нового типу надпровідних квантових інтерферометрів із багатозонних надпровідних плівок із можливістю т’юнінгу за рахунок керування міжзонною різницею фаз багатозонного надпровідника зовнішнім джерелом струму.
Також надважливою задачею проєкту є розвиток центру колективних досліджень та залучення молоді до розвитку цього перспективного напряму, до сучасних досліджень квантових матеріалів і, зокрема, проблеми високотемпературної надпровідності.
Семінари та інші новини проєкту
Всі записи з семінару "Багатозонність" на Youtube: https://www.youtube.com/playlist?list=PLSGP3r1iKksPaVmYCDukMIKhz2NESq1mD