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Modic Group

Thermodynamik von Quantenmaterialien im Mikromaßstab

Moderne Quantenmaterialien wie unkonventionelle Supraleiter, Quantenspinflüssigkeiten oder topologische Halbmetalle weisen eine Vielzahl emergenter Materialzustände auf. Eine große experimentelle Herausforderung besteht darin, die gebrochenen Symmetrien und die topologische Struktur dieser Zustände zu bestimmen. Die Modic Gruppe nimmt sich dieser Herausforderung an, indem sie maßgeschneiderte thermodynamische Untersuchungen mit modernster Probenaufbereitung kombiniert.


Durch Mikrostruktrurierung mittels Focused Ion Beam (FIB) entwerfen Modic und ihr Team einzigartige Experimente und erweitern damit den Radius für neue Entdeckungen. Zum Beispiel wird erwartet, dass topologische Materialien die nächste Generation von Elektronik hervorbringen werden. Allerdings sind deren Oberflächenzustandseigenschaften wie der spezifische Widerstand oder die Magnetisierung für Bulkmessungen normalerweise unzugänglich. Mit dem FIB kann die Forschungsgruppe das Oberflächen-Volumen-Verhältnis einer Probe derart erhöhen, dass Oberflächenzustände direkt erfasst werden können. Die Modic Gruppe entwickelt in erster Linie zwei leistungsstarke thermodynamische und symmetrieempfindliche Techniken für den Einsatz auf der Mikroskala: Resonante Torsionsmagnetometrie und Impuls-Echo-Ultraschall. Am ISTA steht der Gruppe die nötige Infrastruktur zur Verfügung, um Elektrotransport, Wärmekapazität und Magnetisierung bei niedrigen Temperaturen (300 mK) und moderaten Magnetfeldern (14 Tesla) durchzuführen. Magnetfelder sind ein vielseitiger Tuningparameter, um Materialien in neue Materiezustände zu versetzen, Fermi-Oberflächengeometrien abzubilden und die Stärke magnetischer Wechselwirkungen zu messen. Die Gruppe hat Erfahrung in der Entwicklung von Experimenten, die mit gepulsten Magnetfeldern bis zu 100 Tesla arbeiten; die WissenschafterInnen reisen regelmäßig zu Hochfeldanlagen auf der ganzen Welt.




Team


Laufende Projekte

Identifizierung neuer Materiephasen in topologischen Materialien | Bestimmung gebrochener Symmetrien in Hochtemperatursupraleitern | Erforschung der Dynamik von Spinflüssigkeitsanregungen


Publikationen

Franco DG, Avalos R, Hafner D, Modic KA, Prots Y, Stockert O, Hoser A, Moll PJW, Brando M, Aligia AA, Geibel C. 2024. Frustrated magnetism in octahedra-based Ce6 Ni6 P17. Physical Review B. 109(5), 054405. View

Shekhter A, Mcdonald RD, Ramshaw BJ, Modic KA. 2023. Magnetotropic susceptibility. Physical Review B. 108(3), 035111. View

Modic KA, McDonald RD, Ruff JPC, Bachmann MD, Lai Y, Palmstrom JC, Graf D, Chan MK, Balakirev FF, Betts JB, Boebinger GS, Schmidt M, Lawler MJ, Sokolov DA, Moll PJW, Ramshaw BJ, Shekhter A. 2021. Scale-invariant magnetic anisotropy in RuCl3 at high magnetic fields. Nature Physics. 17, 240–244. View

Hartstein M, Hsu YT, Modic KA, Porras J, Loew T, Tacon ML, Zuo H, Wang J, Zhu Z, Chan MK, Mcdonald RD, Lonzarich GG, Keimer B, Sebastian SE, Harrison N. 2020. Hard antinodal gap revealed by quantum oscillations in the pseudogap regime of underdoped high-Tc superconductors. Nature Physics. 16, 841–847. View

Hartstein M, Hsu Y-T, Modic KA, Porras J, Loew T, Le Tacon M, Zuo H, Wang J, Zhu Z, Chan M, McDonald R, Lonzarich G, Keimer B, Sebastian S, Harrison N. 2020. Accompanying dataset for ‘Hard antinodal gap revealed by quantum oscillations in the pseudogap regime of underdoped high-Tc superconductors’, Apollo – University of Cambridge, 10.17863/cam.50169. View

Zu Allen Publikationen

ReX-Link: Kimberly Modic


Karriere

Seit 2020 Assistant Professor, Institute of Science and Technology Austria (ISTA)
2016-2019 Postdoctoral Researcher, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, Dresden, Deutschland
2012-2016 Graduate Research Assistant, National High Magnetic Field Laboratory – Pulsed Field Facility, Los Alamos NM, USA
2015 PhD, University of Texas, USA
2009 BSc, Clemson University, USA


Ausgewählte Auszeichnungen

2020-2025 Elisabeth-Schiemann Fellowship


Zusätzliche Informationen

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Publikations Liste
View Kim Modic’s lab website
Physics & Beyond at ISTA



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