Optisch kontrollierte mechanische Metamaterialien – Steuerung von Vibration auf einem Chip

• Antragsteller: Dr. Hannes Pfeifer
• 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 557728597

In diesem Projekt wollen wir zeigen, wie Licht die kollektiven mechanischen Eigenschaften eines mikrostrukturierten Materials verändern und kontrollieren kann. Dazu werden wir Anordnungen optischer Mikroresonatoren als Schnittstelle zu chip-basierten, mikrostrukturierten Gittern aus mechanischen Resonatoren nutzen. Die erreichbare dynamische Kontrolle über dieses mechanische Metamaterial wird uns ermöglichen die Propagation von Vibrationen zu steuern und dynamische Veränderungen der Eigenschaften des gesamten Metamaterials und seiner Randbereiche zu kontrollieren und zu untersuchen. Die optischen Mikroresonatoren werden dabei das mechanische Metamaterial zwischen den jeweils zwei Spiegeln einschließen. Die Wechselwirkung entsteht hierbei auf der einen Seite durch den Strahlungsdruck des Lichtes auf die mechanischen Resonatoren und auf der anderen Seite durch die Verstimmung der optischen Resonatoren durch die Auslenkung der mechanischen Resonatoren. Da wir die optischen Resonatoren senkrecht zur Ebene der mechanischen Resonatoren realisieren werden, können wir eine weit größere Anzahl an optomechanischen Schnittstellen erzeugen. Optomechanische Schaltkreise, die bisher auf wenige gekoppelte optomechanische Resonatoren limitiert waren, können so zu optomechanischen Metamaterialien erweitert werden. Mit unseren Experimenten an der Grenze zwischen Optik und künstlichen, festkörperartigen Systemen werden wir in-situ rekonfigurierbare akustische Schaltkreise demonstrieren, und eine kontrollierbare experimentelle Plattform für die Untersuchung kollektiver mechanischer Phänomene und für Sensorikanwendungen z.B. für Massen und Kräfte schaffen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: Schweden
• Kooperationspartner: Professor Dr. Witlef Wieczorek