Maria Hermanns. Foto: Markus Marcetic © Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse Kungl. Vetenskapsakademien
Maria Hermanns. Foto: Markus Marcetic © Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse Kungl. Vetenskapsakademien


Centralt för moderna materialstudier är upptäckten att den abstrakta gren av matematiken som kallas topologi kan användas för att förstå nya, oväntade och potentiellt användbara egenskaper hos exotiska materiefaser såsom topologiska isolatorer, topologiska supraledare och topologiska metaller. Detta har gjort att området har utvecklats oerhört snabbt under de senaste tio åren, och med topologin som verktyg har man teoretisk kunnat förutsäga i vilka material de nya faserna bör finnas. Dessa förutsägelser har sedan bekräftats av en stor mängd experiment.

– Exotiska material har väldigt ovanliga egenskaper. Till exempel kan det finnas kvasipartiklar i sådana material som har bara en bråkdel av en elektronladdning, trots att vi vet att elektroner inte kan brytas ner i mindre bitar, säger Maria Hermanns.

Förhoppningen är att dessa nya material ska kunna användas i nya generationer av elektronik och supraledare, och även i framtida kvantdatorer.

– Jag hoppas att vi får en mycket bättre förståelse av vilka typer av topologiskt ordnade materiefaser kan förekomma i tredimensionella system, och hur vi entydigt kan identifiera dem i experiment.

Maria Hermanns, som för närvarande är verksam vid Göteborgs universitet, hoppas kunna upptäcka flera okända topologiskt ordnade materiefaser i verkliga tredimensionella material och att i detalj kunna studera deras egenskaper. Av särskilt intresse är effekter av de orenheter och defekter som alltid förekommer även i de renaste material.

– Även fast mitt projekt är rent teoretiskt, så visar erfarenheten att om en materiefas är möjlig i teorin så kommer den så småningom också att kunna förverkligas i laboratoriet. Som Wallenberg Academy Fellow kommer jag att vara verksam vid Fysikum, Stockholms universitet, och anslaget gör det möjligt för mig att bygga upp min egen grupp, och driva min forskning framåt, säger Maria Hermanns.