Department of Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Antal, Ágnes Horváth, Bertalan Nagy, Kálmán Romhányi, Judit
Starting date
2009-01-01
Closing date
2011-12-31
Funding (in million HUF)
20.000
FTE (full time equivalent)
3.33
state
closed project
Summary in Hungarian
Az ''Elektron-elektron kölcsönhatás szilárdtestekben'' című Nemzetközi PhD Iskola (Budapest-Marburg) az első ilyen jellegű együttműködés Németország és Magyarország között. A két ország közösen finanszírozza a DFG és az OTKA segítségével. A résztvevő intézmények: a marburgi Philipps Egyetem Fizika Tanszéke és Anyagtudományi Központja, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizikai Intézete, és az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézete. Az elektronok kölcsönhatása szilárdtestekben a modern fizika olyan területe, melynek kutatása világszerte intenzíven folyik. Az elektronkölcsönhatás átfogó megértése szükséges olyan nemrégiben felfedezett jelenségek megmagyarázásához, mint a tört kvantum Hall effektus, magashőmérsékletű szupravezetés, vagy az óriás mágneses ellenállás. Az elektronok kölcsönhatása a szilárdtestek igen sok fizikai tulajdonságában nyilvánul meg, például a mágnességben, a fém-szigetelő átmenetben és az alacsony dimenziós rendszerek transzportjában. Mind a szilárdtestfizika fenti területeinek kutatása, mind pedig a Nemzetközi Doktori Iskola működésébe bevont PhD hallgatók képzése nagymértékben profitálni fog az együttműködés nemzetközi jellegéből. Ennek megvalósulása diák csereprogramok és vendégelőadók, valamint közös szemináriumok és workshopok révén végsősoron magasabb színvonalú kutatáshoz és PhD fokozatokhoz fog vezetni.
Summary
The International Research Training Group 790 Electron-Electron Interactions in Solids (Marburg--Budapest) is the first of its kind between Germany and Hungary. It is jointly funded by Germany through the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) and by Hungary through the Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok (OTKA). Participating institutes: Department of Physics and Material Sciences Center, Philipps-Universität Marburg, Institute of Physics, Budapest University of Technology and Economics, Budapest, and Research Institute for Solid-State Physics and Optics, Hungarian Academy of Sciences, Budapest. Electronic many-particle interactions in solids constitute a field of modern physics in which there is intense ongoing research activity worldwide. The explanation of recently discovered phenomena such as the fractional quantum Hall effect, high-temperature superconductivity, or giant magneto-resistance requires a thorough understanding of the electron-electron interaction in solids. In fact, electron-electron interactions manifest themselves in many physical properties of solids: magnetism, metal-to-insulator transitions, and transport in low dimensions, for example. The international nature of both the research on the above areas of solid state physics, and the involvement and training of PhD students in the framework of the International Research Training Group will greatly enhance the benefits for all participants through student exchange and guest lecturing, joint seminars and workshops, eventually leading to higher quality research and PhD degrees.
Final report
Results in Hungarian
A kutatási támogatást a Budapest-Marburg nemzetközi doktori iskola két magyar PhD hallgatójának ösztöndíjára fordítottuk. A hallgatók személye a futamidő alatt tanévenként változott, így a beszámolásköteles tevékenység a doktori iskola több témáját is érinti. A "Mezoszkópikus rendszerek nemegyensúlyi tulajdonságainak vizsgálata" című kutatási program keretében kifejlesztettünk egy nemegyensúlyi iterált perturbációszámitást kétszintes kvantum pöttyöt leiró Anderson-modellre alkalmazva a szingulett-triplett átmenet leirására. A fluktuáció-kicserélődés közelitést is ebből a célból általánositottuk a nemegyensúlyi esetre. Az ''Elektron spin rezonancia szilárdtestekben'' című témakörben többek között réteges szerkezetű szerves töltésátviteli sókat tanulmányoztunk. Kifejlesztettünk egy új, elektron spin rezonanciára épülő mérési módszert, melynek segitségével meg lehet mérni a rétegek közti merőleges spin átugrálási frekvenciát. Megállapítottuk továbbá egy mágneses ionokat is tartalmazó só esetében az átlagos kicserélődési állandót. Végezetül az "Alacsony dimenziós mágneses rendszerek alapállapotának és gerjesztéseinek vizsgálata" című témakörben alkalmasan választott variációs hullámfüggvény segitségével, különböző csatolási paraméterek mellett meghatároztuk egy spin-gappel rendelkező, és egy multiferroikus anyag fázisdiagrammját. A gerjesztéseket általánositott spin-hullám módszerrel keresve reprodukáltuk az elektron spin rezonancia, a THz-es optikai-, valamint a neutronspektroszkópia mérések eredményeit.
Results in English
The grant support was used to finance the fellowships of two hungarian PhD students of the Budapest-Marburg international graduate school. During the grant period the persons supported by the fellowships changed from schoolyear to schoolyear, therefore the present report touches upon several projects of the graduate school. While working on the project "Nonequilibrium properties of mezoscopic systems" we have developed an iterated nonequilibrium perturbation theory for an Anderson modell of a two level quantum dot, in order to describe the singlet-triplet transition. For the same purpose we have also generalized the fluctuation exchange approximation to the nonequilibrium case. Within the framework of the project ''Electron spin resonance in solids'' we have investigated among others, layered organic charge transfer salts. We have developed a new method based on electron spin resonance, which allows us to measure the perpendicular spin hopping frequency between layers. We have also determined the average exchange coupling in a salt containing magnetic ions as well. Finally, in the project "Ground state and excited states of low dimensional magnetic systems" we have determined the phase diagram of a spin-gapped and a multiferroic material using a suitably chosen variational wavefunction, for different coupling constants. Describing the excitations with a generalized spin wave theory we reproduced the results of electron spin resonance, THz optical and neutron scattering measurements.
Antal Á; Fehér T; Tátrai-Szekeres E; Fülöp F; Náfrádi B; Forró L; Jánossy A: Pressure and temperature dependence of interlayer spin diffusion and electrical conductivity in the layered organic conductors kappa-ET2Cu[N(CN)2]X (X=Cl, Br), Phys. Rev. B 84, 075124, 2011
Horváth B; Lazarovits B; Zaránd G: Fluctuation-exchange approximation theory of the non-equilibrium singlet-triplet transition, Phys. Rev. B 84, 205117, 2011
Nagy KL; Quintavalle D; Fehér T; Jánossy A: Multipurpose high frequency electron spin resonance spectrometer for condensed matter research, Appl. Magn. Resonance 40, 47, 2011
Romhányi J; Totsuka K; Penc K: Effect of Dzyaloshinskii-Moriya interactions on the phase diagram and magnetic excitations of SrCu2(BO3)2, Phys. Rev. B 83, 024413, 2011
Nagy KL; Náfrádi B; Kushch ND; Yagubskii EB; Herdtweck E; Fehér T; Kiss LF; Forró L; Jánossy A: Multifrequency ESR in ET2MnCu[N(CN)2]4, a radical cation salt with quasi two dimensional magnetic layers in a three dimensional polymeric structure, Phys. Rev. B 80, 104407, 2009
Horváth B; Lazarovits B; Zaránd G: Perturbative theory of the non-equilibrium singlet-triplet transition, Journal of Physics: Conference Series 200, 012063, 2010
Horváth B; Lazarovits B; Zaránd G: Non-equilibrium transport theory of the singlet-triplet transition: Perturbative approach, Phys. Rev. B 82, 165129, 2010
Antal Á; Jánossy A; Forró L; Vertelman EJM; van Koningsbruggen PJ; van Loosdrecht PHM: Origin of the ESR spectrum in the Prussian blue analog RbMn[Fe(CN)6]H2O, Phys. Rev. B 82, 014422, 2010
Romhányi J; Pollmann F; Penc K: Supersolid phase and magnetization plateaus observed in the anisotropic spin-3/2 Heisenberg model on bipartite lattices, Phys. Rev. B 84, 184427, 2011
Romhányi J; Lajkó M; Penc K: Zero- and finite-temperature mean field study of magnetic field induced electric polarization in Ba2CoGe2O7: Effect of the antiferroelectric coupling, Phys. Rev. B 84, 224419, 2011
Antal Á; Fehér T; Jánossy A; Tátrai-Szekeres E; Fülöp F: Spin diffusion and magnetic eigenoscillations confined to single molecular layers in the organic conductors kappa-ET2Cu[N(CN)2]X (X=Cl, Br), Phys. Rev. Lett. 102, 086404, 2009
Antal Á; Fehér T; Náfrádi B; Gaál R; Forró L; Jánossy A: Measurement of interlayer spin diffusion in the organic conductor kappa-ET2Cu[N(CN)2]X (X=Cl, Br), Physica B 405, 10.1016, 2010
Antal Á; Fehér T; Náfrádi B; Forró L; Jánossy A: Magnetic fluctuations above the Néel temperature of kappa-ET2Cu[N(CN)2]Cl, a quasi-2D Heisenberg antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interaction, phys. stat. sol. elfogadva, 2012
Wu D; Antal Á; Singh Y; Gegenwart P; Dressel M: Optical properties of the Fe-pnictide analog BaMn2As2, Phys. Rev. B benyújtva, 2012
Antal Á; Fehér T; Náfrádi B; Forró L; Jánossy A: Two-dimensional magnetism in kappa-ET2Cu[N(CN)2]Cl, a spin-1/2 Heisenberg antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interaction, Phys. Rev. Lett. benyújtva, 2012
