Simultaneous spatial and temporal control of the local excitation of a nanostructure using polarization-shaped laser pulses

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Aeschlimann; Professor Dr. Tobias Brixner; Professor Dr. Walter Pfeiffer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 139078735

In dieser Förderperiode wollen wir die kohärente 2D Nanoskopie in Kombination mit pulsformerbasierter kohärenter Kontrolle als neuartige Methoden etablieren, um Einsicht in kohärente ultraschnelle Prozesse in nanoskaligen Systemen zu erlangen. Insbesondere wollen wir lichtinduzierte Kohärenzen in gekoppelten (exzitonischen und/oder plasmonischen) Systemen und ihren Transport mit räumlicher Auflösung unterhalb des Beugungslimits und fs zeitlicher Auflösung studieren. Zu diesem Zweck haben wir in der ersten Förderperiode die adaptive und analytische Kontrolle nanooptischer Anregungen sowie eine neue Methode für Subbeugungs-Spektroskopie elektronischer Kohärenzen demonstriert. In der kommenden Förderperiode planen wir, diese Methoden weiterzuentwickeln, zu generalisieren und schließlich zu kombinieren, auch mit Hilfe zusätzlicher technologischer Fortschritte. Wir werden diese Schemata dann auf eine Reihe von nanoskaligen Systemen anwenden. Insbesondere die Technik der kohärenten 2D Nanoskopie verspricht, Prozesse der räumlich-zeitlichen Korrelationen elektronischer Kohärenzen und Populationen zu beobachten. Mit dieser Methode übertragen wir das Prinzip nichtlinearer Techniken von einer Ensemblemessung auf die Nanometer-Längenskala und räumlich lokalisierte wenige Emitter. So können wir die nichtlinearen Antwortfunktionen im Zeit-Frequenz- wie auch im realen Raum ausmessen. 2D Nanoskopie kann als eine Verallgemeinerung der zeitaufgelösten Zwei-Photonen-Photoemission betrachtet werden. Wir wollen zeigen, dass die 2D-Methode von vergleichbarem Wert für das Feld der Photoemissionsforschung sein kann, wie es sich bereits für die optische Spektroskopie und NMR erwiesen hat. So sollte es möglich werden, ein breites Spektrum faszinierende Quantenphänomene zu studieren, die anders nicht zugänglich sind. Mögliche Anwendungen sehen wir bei der nichtlinearen Spektroskopie von Nanostrukturen, Molekülen oder natürlichen und künstlichen Lichtsammelsystemen, die in der Photovoltaik verwendet werden. Die Kombination mit nanooptischer Anregungskontrolle wird es darüber hinaus erlauben, Transportprozesse mit direkter räumlicher Auflösung zu studieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1391: Ultrafast Nanooptics