Terahertz-Hyperspektralbildgebung und Kontrolle kollektiver Dynamiken in zweidimensionalen Quantensystemen

• Antragsteller: Dr. Alexander von Hoegen
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563334832

Das Ziel dieses Projekts ist es, Licht-Materie-Kopplung bei meV-Energien in atomar dünnen Van-der-Waals-Materialien zu visualisieren und zu kontrollieren. Die vorgeschlagenen Experimente werden zunächst die kollektiven Phänomene im meV-Bereich dieser Materialien untersuchen und analysieren, wie sich diese durch reduzieren der Dimensionalität verändern. Um diesen Übergang von 3D zu 2D zu studieren, werden wir THz-Nahfeldtechniken einsetzen, um kollektive Phänomene ortsaufgelöst direkt zu visualisieren. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden wir die THz-Licht-Materie-Kopplung aktiv steuern, indem wir die geometrische Form der Probe gezielt gestalten, um einen neuen experimentellen Zugang zu THz-Kavitätselektrodynamik in 2D-Quantensystemen zu etablieren. Das Ziel ist es, die THz-Licht-Materie-Kopplung so weit zu verstärken, dass Wechselwirkungen mit der Kavität die Materialeigenschaften beeinflussen. Schließlich werden wir starke THz-Laserpulse nutzen, um die Eigenschaften von künstlich erzeugten Licht-Materie-Systemen durch periodische Anregung vorübergehend zu steuern. Eine solche Anregung kann dynamische Phasenübergänge induzieren und Systeme aus dem thermodynamischen Gleichgewicht bringen, wodurch ansonsten unzugängliche Zustände zugänglich werden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: USA
• Großgeräte: Closed-cycle cryostat ; amplified laser systems ; nonlinear pulse compression ; oscillator laser systems
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser ; 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Philip Kim; Professor Dr. Angel Rubio