Kontrolle über magnetische Exzitonen in van der Waals magnetischen Materialien durch optische Kopplung

• Antragsteller: Dr. Florian Dirnberger
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534078167

Starke Licht-Materie Wechselwirkung kann die Eigenschaften von Festkörpersystemen erheblich beeinflussen. Neuartige optische Anregungen wurden kürzlich in magnetischen van der Waals Materialien entdeckt. Die spektroskopische Analyse dieser Anregungen, die als magnetische Exzitonen bezeichnet werden, deutet darauf hin, dass ihre ausgeprägte Wechselwirkung mit Magnetismus direkt aus Spin-polarisierten elektronischen Zuständen mit langreichweitiger magnetischer Ordnung und den zugehörigen Magnonen resultiert. Meine bisherige Arbeit zeigt die starke Kopplung dieser ungewöhnlichen Exzitonen an optische Resonantormoden und etabliert dadurch magnetische Exziton-Polaritonen als Plattform für Starke Licht-Materie Wechselwirkung. In dem hier vorgeschlagenen Projekt soll diese neue Klasse von Polaritonen in verschiedenen Kombinationen von van der Waals Magneten und optischen Resonatoren realisiert und untersucht werden, um das Feld der Magnetooptik weiter zu entwickeln. Aufgrund der starken Kopplung können erstmals etablierte experimentelle Methoden aus dem Feld der ultraschnellen Polaritonspektroskopie zur Untersuchung von Nichtgleichgewichtsdynamik und kritischer Phänomena an magnetischen Phasenübergängen angewandt werden. Darüber hinaus können innovative Konzepte, wie Polaritonspeicher mit multi-bit Speicherkapazität und ultrasensitiver optischer Auslese, oder magnetische Polaritonlaser, die durch die Kondensation magnetischer Polaritonen erzeugt werden können, durch starke Kopplung von Licht an magnetische van der Waals Materialien umgesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Cryostat with high field manet and optical access ; Pulsed laser source ; Spectrometer & CCD
• Gerätegruppe: 1800 Spektralphotometer (UV, VIS), Spektrographen (außer Monochromatoren 565) ; 5700 Festkörper-Laser ; 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)