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Projekt
SOLSTICE - Festkörper in starken terahertz und infrarotenTräger-Einhüllende phasenstabilen Wellenformen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Franz Xaver Kärtner; Professor Dr. Angel Rubio
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281310551
Elektronendynamik in kondensierter Materie und Nanosystemen, von Lichtwellen innerhalb eines optischen Zyklusgetrieben, ist an der Vorfront der Attosekundenwissenschaft, die ursprunglich in Atomen und Molekulen untersucht wurde. Die Anpassung von Attosekunden-Messtechniken mit dem Ziel, die schnellste Elektronendynamik in der Fülle von bekannten Festkörpern und neuen Quantenmaterialien zu beobachten und zu kontrollieren, ist äußerst vielversprechend für zahlreiche grundlegende, wissenschaftliche Erkenntisse. Diese sind auch für potentielle Zukunftstechnologien wie die aufkommende elektronische Signalverarbreitung mit PHz Bandbreiten oder die Starkfeld-Optoelektronik von großem Interesse.In der zweiten Förderperiode des SOLSTICE-Projekts beabsichtigen wir, unsere laufenden Forschungsarbeiten an Festkörpern, die mit starken THz-Feldern und phasenstabilen, maßgeschneiderten infraroten Wellenformen bestrahlt werden, weiterzufuhren. Insbesondere möchten wir mit Untersuchungen der hohen Harmonischen Erzeugung (HHG), die ein Grundstein der Attosekundenwissenschaft ist, und hier als Musterbeispiel eines nichtperturbativen Starkfeldprozesses dient, die physikalischen Gemeinsamkeiten und Unterschiede im Vergleich zum entsprechenden Prozess in atomaren und molekularen Gasen tiefergehend beleuchten. Der wichtigste Aspekt ist, völlig neuartige Möglichkeiten, die durch maßgeschneiderte intensive IR-THz-Felder sowie durch davon abgeleitete Attosekunden-XUV-Quellen ermöglicht werden, für fortgeschrittene Spektroskopie-anwendungen zu erkunden.In diesem experimentellen/theoretischen Projekt, in dem wir HHG Experimente mit ab-initio Simulationen basierend auf zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie (TDDFT) kombinieren, möchten wir HHG von Halbleitern und Isolatoren zu komplexeren Festkörpern erweiteren, dazu gehören zweidimensionale (2D) Materialien, stark korrelierte Materialien sowie topologische Isolatoren. Dies Projekt wird daher neue Wege beschreiten, in dem es die Starkfeld-Attosekundenphysik mit der Mott-Hubbard-Physik zusammenbringt. Polarisationszustands-aufgelöste HHG-Spektroskopie, mit ihrer inhärenten sub-Zyklen-Sensitivität auf elektronische und strukturelle Dynamik, wird neue Richtungen in der Ultrakurzzeitspektroskopie von Quantenmaterialien eröffnen. Wir werden „perfekte Wellenformen“ für atom-ähnliche HHG von 2D Materialien synthetisieren und mit dem Pendant in der Gasphase vergleichen. Wir wollen auch neue Möglichkeiten zur Symmetriekontrolle durch THz-Dressing ausloten, die sich in der HHG von Kristallen manifestiert. Zudem ermöglicht zeitaufgelöste Spektroskopie mit isolierten Attosekunden-XUV-Pulsen und optischen sub-zyklen Wellenformen die Untersuchung der Dynamik in Materialien mit starken exzitonischen Effekten, wie beispielsweise 2D Materialien.Neben grundlegenden physikalischen Fragen, führen unsere Forschungsaktivitäten auch zu neuen kompakten Festkörper-basierte Attosekunden-XUV-Quellen und VUV/XUV-Quellen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortliche
Dr. Oliver D. Mücke; Dr. Nicolas Tancogne-Dejean
