P8: Hohlraumkontrolle der Spin-Peierls-Phase

• Antragsteller: Professor Dr. Daniele Fausti
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531215165

Die hier vorgeschlagene Forschung zielt darauf ab, die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischen Feldern und Materie zu nutzen, um die Anfangstemperatur der Spin-Peierls-Phase in quasi-1-dimensionalen Spin-1/2-Systemen, CuGeO3 und TiOCl, eingebettet in resonante optische Hohlräume, zu steuern. Die Hypothese, die dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt zugrunde liegt, ist, dass die resonante Kopplung zwischen Phonon-Magnon-Anregungen und einem resonanten optischen Hohlraum zu einer Renormierung der kritischen Temperatur des Spin-Peierls-Übergangs führen kann. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die Identifizierung des optimalen Zustands in Bezug auf Hohlraumresonanz- und Antriebsfeldparameter, der die effektive Manipulation der Orbital- und Magnetordnung in eindimensionalen antiferromagnetischen Systemen ermöglicht. In enger Zusammenarbeit mit einem anderen Projekt und mit Beiträgen zu bestimmten Punkten von anderen Projekten werden wir untersuchen, wie das Vorhandensein einer schwachen und starken Kopplung zwischen Materialien und optischen Hohlräumen, die mit dem durch Phononen oder Magnonen-IR ermöglichten Übergang resonieren, die Trennung zwischen Spin beeinflussen kann , Orbital- und Ladungsfreiheitsgrade, sowohl im stationären Zustand als auch in Gegenwart einer ultrakurzen Pumpe, die mit Schwingungs- oder Magnetübergängen (mittleres IR und THz) resoniert. Das Forschungsprogramm wird wie folgt fortgesetzt: i) Entwurf, Entwicklung und Inbetriebnahme eines Versuchsaufbaus, der aus einem abstimmbaren kryogenen Fabry-Perot-Hohlraum mit einem optischen Großwinkelzugang besteht und eine dünne Materialplatte enthält; ii) die experimentelle Untersuchung der Temperaturabhängigkeit der THz- und mittleren IR-Durchlässigkeit der Phonon-Magnon-Polaritonen, die in Fallstudien für eindimensionale Antiferromagnete TiOCl und CuGeO3 gebildet wurden, die in resonante optische Hohlräume eingebettet sind; iii) die Messungen der Nichtgleichgewichtsreaktion von Phonon-Magnon-Polaritonen in TiOCl und CuGeO3 nach der resonanten Anregung von Niedrigenergiemoden und Hochenergie-Orbitalübergängen. Insgesamt zielt die vorgeschlagene Aktivität darauf ab, zu zeigen, dass die resonante Kopplung zwischen einem Material und einem Resonanzhohlraum zu einer Renormierung der Spin-Peierls-Übergangstemperatur führen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5750: Optische Kontrolle der Quantenmaterie (OPTIMAL)
• Mitverantwortlich(e): Dr. Angela Montanaro