Topologische Lichtfelder für die gezielte Manipulation von Ladungs- und Spindynamik in Nanostrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Jamal Berakdar
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429194455

In der ersten Förderperiode wurde theoretisch und experimentell gezeigt, dass der optische orbitale Bahndrehimpuls (OAM) auf im Kontinuum sich ausbreitende Elektronen übertragen werden kann. Dabei wurde eine thermische Verteilung von Atomen in der Gasphase mit geeigneten Laserfeldern mit OAM photoionisiert. In diesem Projekt soll der OAM als Ressource für die Verschränkung genutzt werden. Zu diesem Zweck wird auf zwei korrelierten Elektronen der optische OAM aufprägt und ihre Verschränkung in Bezug auf den OAM untersucht. Mit Hilfe analytischer und numerischer Simulationen werden wir die vollständig differentiellen, OAM-aufgelösten Wirkungsquerschnitte berechnen und daraus ein Maß für die Verschränkung der Elektronenpaare ableiten. Darüber hinaus werden wir Laserfelder mit unterschiedlichen Intensitäten und verschiedenen OAM- und Spindrehimpulsen SAM kombinieren, um den auf die Probe übertragenen Gesamtdrehimpuls räumlich und zeitlich zu steuern. Die Ergebnisse werden dazu dienen, die Symmetrie und Topologie des Targets zu quantifizieren und die elektronischen und Spin-Zustände mit Laserfeldern zu steuern, die die entsprechenden SAM- und OAM-Texturen aufweisen. Als Targets werden wir atomare, molekulare und Spin-aktive Nanostrukturen mit unterschiedlicher Symmetrie, Geometrie und Topologie untersuchen. Die Theorie zu atomaren and molekularen Systemen wird in enger Abstimmung mit den experimentellen Kooperationspartnern entwickelt und die entsprechenden Experimente werden mit Simulationen und analytischen Modellen begleitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Spanien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Mohamed Babiker; Professor Dr. Eugene Sherman