GRK 2675:  Maßgeschneiderte Metaoberflächen – Erzeugung, Programmierung und Detektion von Licht

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437527638

Metaoberflächen bestehen aus maßgeschneiderten, nano- und subwellenlängenskaligen optischen Elementen ("Meta-Atomen"), die in einer Ebene angeordnet sind. In den letzten Jahren wurden Metaoberflächen als flexible und effiziente Plattform zur Kontrolle der Eigenschaften von Lichtfeldern etabliert. Die meisten bisher realisierten Metaoberflächen waren jedoch rein passiv, linear und ihre optische Antwort permanent in der Struktur kodiert. Im Rahmen dieses internationalen Graduiertenkollegs möchten wir aktive Metaoberflächen erforschen, die Licht emittieren, detektieren und dynamisch manipulieren können. Zu diesem Zweck werden wir das Potenzial der Meta-Atome ausnutzen, die Wechselwirkung von Licht mit nanoskaliger Materie durch resonante Überhöhung der optischen Nahfelder zu verstärken. Durch die zusätzlichen Freiheitsgrade der zweidimensionalen Anordnung bieten Metaoberflächen dabei Möglichkeiten, Licht-Materie-Wechselwirkungen gezielt zu kontrollieren, die weit über die einzelner Nanoantennen hinausgehen. Damit wird META-ACTIVE die Voraussetzungen für neuartige, metaoberflächenbasierte, hochleistungsfähige (Quanten-)Lichtquellen, programmierbare optische Systeme und verbesserte Detektoren schaffen. Mit diesem IRTG streben die Partner der FSU (Jena) und der ANU (Canberra), die bereits seit vielen Jahren eine erfolgreiche Kooperation pflegen, eine Institutionalisierung derselben auf einem hochaktuellen Forschungsfeld an. META-ACTIVE ist so konzipiert, dass die Synergien und die Komplementarität der Expertisen sowohl der individuellen PIs als auch der exzellenten Forschungsinfrastrukturen von FSU und ANU optimal ausgenutzt werden. Das Herzstück des IRTG ist die Ausbildung und Förderung talentierter Nachwuchswissenschaftler. Dazu wurde im IRTG ein Konsortium aus hoch engagierten und ausgewiesenen PIs beider Standorte gebildet. Gemeinsam werden wir ein Qualifizierungsprogramm implementieren, welches neben binationalen Modulen auch einen adäquaten Forschungsaufenthalt im Ausland umfasst, in dem die Doktorand*innen gemeinsam von ihren Heim- und Gastinstitutionen betreut werden. Eine Synchronisierung der Ausbildungsstandards wird dabei durch einen Doppel-PhD-Abschluss, der von beiden Universitäten verliehen wird, sichergestellt. Als zentrales Ziel wird META-ACTIVE die Karriereentwicklung seiner Absolventen für die Wissenschaft oder die Hochtechnologie-Industrie fördern und ihnen dabei eine attraktive internationale und interkulturelle Perspektive eröffnen.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Australien
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• IGK-Partnerinstitution: The Australian National University
• Beteiligte Institution: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF); Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (IPHT)
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Dr. Dragomir N. Neshev
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Dr. Christin David; Dr. Falk Eilenberger; Dr. Jer-Shing Huang; Professor Dr. Thomas Pertsch; Professor Dr. Ulf Peschel; Professor Dr. Carsten Ronning; Professorin Dr. Heidemarie Schmidt; Dr. Frank Setzpfandt, seit 1/2023; Professor Dr. Giancarlo Soavi; Professor Dr. Andreas Tünnermann
• Sprecherin: Professorin Dr. Isabelle Staude