P6: Dynamische Kontrolle der Bandstruktur von Kagome-Metallen und Mott-Isolatoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Isabella Gierz-Pehla
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531215165

Die Bandstruktur eines Festkörpers wird hauptsächlich durch den Orbitalüberlapp zwischen benachbarten Atomen bestimmt. Daher werden die elektronischen Eigenschaften in der Regel über die chemische Zusammensetzung gesteuert, die die relevanten Strukturparameter wie Bindungswinkel und -längen bestimmt. Das vorliegende Projekt verfolgt einen anderen Ansatz, bei dem die Kontrolle des effektiven Orbitalüberlapps durch periodische Modulation des Festkörpers mit starken Lichtfeldern im mittleren Infrarot (MIR) und Terahertz (THz) Spektralbereich erreicht wird. Die induzierten Bandstrukturänderungen werden mit zeit- und winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie (trARPES) untersucht. Wir werden zwei verschiedene Kontrollschemata implementieren, die entweder den Impuls der Bloch-Elektronen (Floquet-Engineering) oder die atomaren Positionen (Phonon-Pumping) kohärent modulieren. In diesem Projekt werden wir zunächst die grundlegenden Aspekte der beiden Kontrollschemata untersuchen, bevor wir sie auf Kagome-Metalle und Mott-Isolatoren anwenden. Wir werden uns mit den folgenden Schlüsselfragen befassen: (1) Können wir Wege finden, um dissipatives Floquet-Engineering erfolgreich zu implementieren? (2) Wie groß sind die durch Phononpumpen induzierten Bandstrukturänderungen, die mit experimentell verfügbaren Antriebsfeldern erzielt werden können? (3) Können wir Floquet Engineering und/oder Phononpumpen nutzen, um die elektronischen Eigenschaften von Kagome-Metallen und Mott-Isolatoren zu kontrollieren?

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5750: Optische Kontrolle der Quantenmaterie (OPTIMAL)