Promotie: Local Noise Measurements to Probe Correlated, Disordered and Doped Materials

LET OP: De kandidaat houdt een lekenpraatje, hierdoor start de livestream een kwartier eerder.

Veel van de meest bijzondere eigenschappen van materialen ontstaan niet door individuele atomen of elektronen, maar door de manier waarop grote aantallen deeltjes samenwerken. Dit verschijnsel, bekend als emergentie, staat centraal in de moderne vastestoffysica. Supergeleiding (het verschijnsel waarbij een materiaal elektrische stroom zonder weerstand kan geleiden) is hiervan een van de meest indrukwekkende voorbeelden. Ondanks tientallen jaren onderzoek begrijpen we nog steeds niet helemaal hoe supergeleiding ontstaat in complexe materialen en hoe wanorde, defecten en interacties tussen elektronen dit beïnvloeden.

In dit proefschrift onderzoek ik deze vragen door materialen te bestuderen op de schaal van individuele atomen met behulp van scanning tunneling microscopie (STM). Met deze techniek kunnen we het elektronische landschap van een materiaal met atomaire precisie in kaart brengen. In plaats van enkel de gemiddelde elektrische stroom te meten, richt dit werk zich op iets wat normaal gezien ongewenst is in experimenten: elektrische ruis. Deze kleine fluctuaties in de stroom bevatten verborgen informatie over hoe elektronen bewegen, met elkaar interacteren en zich collectief organiseren.

Om deze informatie zichtbaar te maken, ontwikkelde ik een uiterst gevoelig meetsysteem dat minuscule elektrische signalen kan detecteren bij zeer lage temperaturen. Met deze methode onderzocht ik hogetemperatuursupergeleiders, wanordelijke supergeleiders en gedoteerde halfgeleiders. De metingen laten zien hoe elektronen al paren kunnen vormen voordat supergeleiding volledig ontstaat, hoe microscopische defecten het supergeleidende gedrag beïnvloeden en hoe individuele onzuiverheden snel tussen verschillende ladings-toestanden kunnen schakelen.

Dit werk toont aan dat het 'luisteren' naar elektronische ruis op atomaire schaal een nieuwe manier biedt om verborgen processen in kwantummaterialen zichtbaar te maken.