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Friedrich-Alexander-Universität Lehrstuhl für Angewandte Physik
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Helikale 3D Nanostrukturen – kooperative und anisotrope Elektronik und Optik im PT-brechendem Regime

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Helikale 3D Nanostrukturen – kooperative und anisotrope Elektronik und Optik im PT-brechendem Regime

Helixsysteme wie (Nano-)Helices brechen die Paritätsumkehrsymmetrie (P). Sie repräsentieren nichtlineare Systeme mit elektromagnetischen Antwortfunktionen, die von einem Magnetfeldvektor abhängen (Brechung Zeitumkehrsymmetrie T). Das heißt, ihre Antwortfunktion weist eine räumliche Dispersion und eine (magnetische) Anisotropie auf. Folglich sind die elektronischen und optischen Eigenschaften chiraler (P-brechender) Systeme in Magnetfeldern nichtlinear und anisotrop.
Des Weiteren können derartige Strukturen prinzipiell neuartige feldgesteuerte Übergänge von Metall zu Isolator und (topologische) Ladungsordnungseffekte aufweisen. Sie sind Prototypen von quantenoptischen Systemen zur Frequenzverdopplung, zur Erzeugung verschränkter Quantenzustände und stellen ebenfalls ein photonisch topologisches Material dar. Im Anwendungsbereich sind derartige Strukturen z.B. einsetzbar als optische Isolatoren oder negative-refractive-index Material.
Interessanterweise kann die Physik solcher helikalen Systeme (zumindest teilweise) auf dieselbe Physik anderer PT-verletzender Systeme abgebildet werden: beispielsweise auf chirale Weyl-Fermionen, die einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt sind, oder auf Phänomene in der Axion -Elektrodynamik.
Wir wachsen Nanohelix-Systeme aus verschiedenen Materialien (Ge, Si, Ni, Ag) und erreichen charakteristische Strukturparameter < 100 nm, welche die Nanohelix-Systeme in das Quantenregime führen. Die Eigenschaften der Nanohelix-Systeme untersuchen wir in Hinsicht auf Konsequenzen aus der PT-Brechung und den quanten-kooperativen Eigenschaften mittels elektrischen Transport und optischer Methoden.

Projekte

Laufzeit: 1. Januar 2021 - 31. Dezember 2024
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
Projektleitung: Maria Chekhova, Vojislav Krstic

Wir erforschen quantenkooperative Effekte in der linearen und nichtlinearen optischen Antwort von helikalen Metafilmen. Durch Variation der Charakteristika der Metafilme sollen unter anderem hohe Werte der nichtlinearen Suszeptibilität zweiter Ordnung erreicht werden. Diese soll dazu genutzt werden, um verschränkte Photonenpaare durch spontane parametrische Fluoreszenz zu erzeugen. Ferner sollen die Metafilmeigenschaften räumlich moduliert werden, wodurch die Verschränkung der Photonenpaare, auc…

→ Mehr Informationen

Beteiligte Wissenschaftler

  • Maria Chekhova
  • Vojislav Krstic

Publikationen

  • Caridad JM., Tserkezis C., Santos JE., Plochocka P., Venkatesan M., Coey JM., Mortensen NA., Rikken GL., Krstic V.:
    Detection of the Faraday Chiral Anisotropy
    In: Physical Review Letters 126 (2021), Art.Nr.: 177401
    ISSN: 0031-9007
    DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.177401
    BibTeX: Download
  • Ellrott G., Ogawa S., Uno M., Morita Y., Manoharan M., Kolesnik-Gray M., Krstic V., Mizuta H.:
    Dose-dependent milling efficiencies of helium and nitrogen beams in PMMA
    In: Microelectronic Engineering 249 (2021), Art.Nr.: 111621
    ISSN: 0167-9317
    DOI: 10.1016/j.mee.2021.111621
    BibTeX: Download
  • Caridad JM., Winters S., Mccloskey D., Duesberg GS., Donegan JF., Krstic V.:
    Control of the plasmonic near-field in metallic nanohelices
    In: Nanotechnology 29 (2018), Art.Nr.: 325204
    ISSN: 1361-6528
    DOI: 10.1088/1361-6528/aac666
    BibTeX: Download
  • Krstic V., Caridad JM., Winters S., Mccloskey D., Duesberg GS., Donegan JF., Krstic V.:
    Hot-Volumes as Uniform and Reproducible SERS-Detection Enhancers in Weakly-Coupled Metallic Nanohelices
    In: Scientific Reports 7 (2017), Art.Nr.: 45548
    ISSN: 2045-2322
    DOI: 10.1038/srep45548
    BibTeX: Download
  • Krstic V., Gough JJ., McCloskey D., Caridad JM., Krstic V., Muller M., Gaponik N., Bradley AL.:
    Chiral Ag Nanostructure Arrays as Optical Antennas
    2015 9th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (METAMATERIALS) (Oxford, UK)
    DOI: 10.1109/MetaMaterials.2015.7342532
    BibTeX: Download

Lehrstuhl für Angewandte Physik
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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91058 Erlangen
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