Terahertz-Magnetotransport in 2D-Elektronensystemen: Nahfeldeffekte, Helizität und Nichtlokalität

• Antragsteller: Dr. Ivan A. Dmitriev
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529333437

Die Photoantwort von 2D-Elektronensystemen (2DES) ist das Herzstück der modernen Optoelektronik. In diesem Zusammenhang ist das Verständnis der Licht-Materie-Wechselwirkung im Nahfeld eine grundlegende Herausforderung an der Grenze zwischen der Physik der kondensierten Materie und der Nanophotonik. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer umfassenden Theorie für eine Familie von kürzlich entdeckten Terahertz (THz)-Magnetotransportphänomenen in 2DES, bei denen die Helizität der Strahlung, die Nichtlokalität des Transports und Nahfeldeffekte eine wichtige Rolle spielen. Die geplanten Forschungsarbeiten umfassen insbesondere systematische Studien der riesigen THz-Photoresponse im Nahfeld, die durch nichtlokale Bernstein-Plasmonenmoden in Graphen, topologischen Dirac-Materialien und hochbeweglichen 2DES mit parabolischem Spektrum vermittelt wird, die faszinierende Helizitätsimmunität der Zyklotronresonanzabsorption sowie theoretische Studien der helizitätssensitiven Quantenoszillationen in der linearen dynamischen Reaktion im Sub-THz-Bereich, die vor kurzem in hochpräzisen Transmissions-Experimenten nachgewiesen werden konnten. Die geplanten theoretischen Studien sollten zusammen mit den laufenden Experimenten in Regensburg, Wien und Singapur, die eine unmittelbare Überprüfung der erzielten theoretischen Ergebnisse ermöglichen, zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden optoelektronischen und Transporteigenschaften von 2DES führen und ein wichtiges Feedback an die Forschungsgemeinschaft liefern, das potentiell zu wichtigen Fortschritten bei deren technologischem Design und Funktionalitäten führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Singapur
• Kooperationspartner: Dr. Denis Bandurin; Professor Dr. Andrei Pimenov