Chiral anomaly in Weyl semi-metals; a study based on phonon dispersion

kth.sePublications KTH

Simple search

Advanced search -
Research publications Advanced search -
Student theses Statistics

Change search

ExportLink to record

Permanent link

Direct link

https://kth.diva-portal.org/smash/project.jsf?pid=project:8939

BETA

Project

Project type/Form of grant

Grant for employment or scholarship

Title [sv]

Chiral anomaly i Weyl semi-metaller; en studie baserat på fononutbredning

Title [en]

Chiral anomaly in Weyl semi-metals; a study based on phonon dispersion

Abstract [sv]

Nobelpriset i fysik 2016 utgavs för arbetet av föreningen mellan topologi och fysik, vilket öppnade en portal till material av intressanta materialtillstånd. Att förstå hur och när ett särskilt materialtillstånd kan verkställas är grunden till den materialutvecklingen som människan har upplevt ändasedan bronsåldern. Denna materialutveckling har framgångsrikt drivit fram nya innovationer och tekniker men vi börjar se en begräsning på hur mycket som kan förbättras. För att effektivisera energianvändningen behövs ny teknik baserade topologiska, magnetiska eller kvant-material. Högtrycksmaterialsyntes kan stabilisera nya och ovanliga material, däribland topologiska material. Weyl semi-metaller tillhör guppen topologiska material. Eftersom egenskaperna enkelt kan justeras är möjligheterna stora för spännande framtida elektroniska tillämpningar baserade på Weyl semi-metaller.Eftersom Weyl semi-metaller är ett så pass spännande fält att arbeta i är det idag många som jobbar med dessa material. Majoriteten av studierna baserar sig på att direkt mäta de elektroniska bandstrukturen (hur elektronerna är bundna i materialet). Förutom att mäta den elektroniska bandstrukturen kommer projektet att lägga ett stort fokus på att även mäta fononutbredningen (materialvibrationer). Det finns teoretiska förväntningar om hur fononutbredningen bör se ut i Weyl semi-metaller. Dessa förutsägelser har dock inte blivit verifierade, vilket kommer att klargöras i detta projekt. En sådan verifikation skulle ge en bättre förståelse för hur Weyl semi-metaller beter sig och de teoretiska modellerna kan fortsätta utvecklas.Sammanfattningsvis kommer detta projekt beröra studier av magnetiska Weyl semi-metaller. Istället för att bara mäta den elektroniska strukutren kommer en stor del av projektet fokusera på att mäta fononutbredningen i Weyl semi-metaller. Mina erfarenheter av att arbeta i internationella miljöer genom världsledande forskningsstrukturer kommer väl till pass för denna typ av forskning.

Abstract [en]

The Nobel prize in physics 2016 cemented topology as a concept in condensed matter physics. Topological phases exhibit unique properties and represent a new class of quantum materials. Weyl semi-metals belong to the class topological phases and are famous for realizing Weyl fermions in a quasi-particle form. The materials are expected to show a range of intriguing phenomena such as chiral anomaly (chiral magnetic effect) or large anomalous Hall conductivity. While most studies in the literature dedicated to Weyl semi-metals are based on mapping the electronic structures using angular resolved photoemission spectroscopy (ARPES), this project aims to study Weyl semi-metals by measuring the phonon dispersion via inelastic neutron and X-ray scattering (INS and IXS). Since chiral anomaly is expected to take form under magnetic fields, ARPES measurements are challenging. On the other hand, phonon dispersion can be measured under magnetic fields and presents prominent way to study chiral anomaly. The obtained results will be used to confirm the unconfirmed theoretical predictions and help develop our theoretical understanding of these materials.The initial stage of the project will be dedicated to securing the required ARPES, INS and IXS beam times. The second stage will be dedicated to carry out the measurements and analysing the data. The final part of the project will be focused on uniting the experimental data with theoretical models.