Funkcionalni kompleksni materijali: elektronički podsustavi i valne funkcije

Veza između aktivnih mikroskopskih elektronskih orbitala i makroskopskih funkcionalnih svojstava modernih materijala jedna je od glavnih okosnica istraživanja u suvremenoj fizici kondenzirane tvari. Visokotemperaturni supravodiči (kuprati i pniktidi) su trenutno najzanimljiviji takvi materijali, i sa teorijskog i sa primijenjenog stajališta. U prethodnom projektu su po prvi puta sintetizirani veliki monokristali sulfasoli murunskita kao interpolacijskog spoja između kuprata i pniktida. U ovom projektu predlažemo opsežne sinteze, karakterizacije i izračune čitave klase materijala izvedenih iz murunskita, te pomno odabranih kuprata i pniktida. Glavni je cilj shvatiti kako se mijenja orbitalni sadržaj aktivnih elektrona i izraziti to razumijevanje kvalitativnim jezikom koji se može translatirati na druge kontekste. Glavni je izazov ovih istraživanja da se elektroni u funkcionalnim materijalima nalaze između udžbeničkih granica ionske, kovalentne i metalne veze. Posebno, nije jasno kako točno dolazi do metalizacije pojedinih orbitala na mikroskopskoj razini kad je vezanje ionsko, što je slučaj kod svih navedenih materijala. Za kuprate, predlagatelj je tijekom zadnjih deset godina došao do fundamentalne spoznaje da se elektronski sustav sastoji od dva podsustava, od kojih je jedan Fermijeva tekućina koja postaje supravodljiva tako da se raspršuje na drugom, koji je lokaliziran. Analogna se analiza može napraviti na pniktidima, gdje su detalji međutim različiti, te je jedan od ciljeva projekta shvatiti pniktide na istoj mikroskopskoj razini kao kuprate. Sve se ove spoznaje trebaju upotrijebiti za razumijevanje faznih dijagrama spojeva izvedenih od murunskita, posebno s obzirom na funkcionalizaciju ionokovalentne veze prijelaznih metala i liganada u njima.