SNSF-geförderte Projekte starten für Elsa Abreu und Puneet Anantha Murthy
Die beiden Forschenden, die dem Institut für Quantenelektronik angehören, haben SNSF Starting Grants erhalten.
Der Schweizerische Nationalfonds (SNF) hat im vergangenen Jahr neun SNSF Starting Grants an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben, die mit Projekten ab 2023 an der ETH Zürich forschen wollen. Die SNSF Starting Grants wurden ausgeschrieben, nachdem sich Forschende an Schweizer Hochschulen nicht mehr für Starting Grants des Europäischen Forschungsrats (ERC) bewerben konnten. Ziel der SNSF Starting Grants ist es, junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit maximal 1,8 Millionen Franken pro Projekt über einen Zeitraum von fünf Jahren zu unterstützen, damit sie ihre eigenen Gruppen aufbauen und ihre Projekte unabhängig bearbeiten können.
Das Institut für Quantenelektronik (IQE) hat nun zwei Preisträger der SNSF Starting Grants 2022 begrüsst: Wir gratulieren den Professoren Elsa Abreu und Puneet Anantha Murthy zu ihren erfolgreichen Anträgen.
Arbeiten unter Druck
Elsa Abreu will Terahertz-Strahlung mit Druck kombinieren, um die Dynamik von Quantenmaterialien zu untersuchen. Einige dieser Systeme sind für ihre vielversprechenden Eigenschaften und ihr unerwartetes Verhalten bekannt, wie z. B. Multiferroika und Mott-Isolatoren. Das Verständnis des komplexen Zusammenspiels zwischen den vielen Freiheitsgraden, die ihre makroskopischen Eigenschaften bestimmen, ist entscheidend für das Materialdesign. Für das muss man wissen, an welchen ‹Knöpfen› man drehen muss, um die Reaktion des Materials wie gewünscht zu gestalten. Abreu ist an Ansätzen zur Charakterisierung von Quantenmaterialien interessiert, die eine kontrollierte Anregung des Systems ermöglichen. Aus diesem Grund verwendet sie Terahertz-Frequenzen, mit denen ein System angeregt werden kann, während es in der Nähe seines Grundzustands gehalten wird und will ihre Terahertz-Pump-Probe-Systeme um eine Diamant-Amboss-Zelle erweitern. Indem sie die Druckbedingungen an einem Probenmaterial ändert, kann sie untersuchen, wie der Druck den Grundzustand des Materials reguliert. Und im Gegensatz zu Temperaturänderungen oder Dotierung, die sich auf mehrere Freiheitsgrade gleichzeitig auswirken, «ist der Druckknopf ein klarer Knopf, der eher auf eine bestimmte Reaktion des Materials abzielt», sagt Abreu.
Abreu ist auf der Suche nach Doktoranden und Postdocs: Nehmen Sie Kontakt mit ihr auf, um mehr über ihr experimentelles Projekt zu erfahren und über Beschäftigungsmöglichkeiten zu sprechen.
Photonen zusammenbringen
Puneet Anantha Murthy möchte eine Frage angehen, die schon seit einigen Jahrzehnten theoretisch untersucht wird: Ist es möglich, kollektive Phasen aus Photonen zu bilden? Stark wechselwirkende Photonen könnten ganz natürlich zu photonischen Gegenstücken zu elektronischen Geräten wie Transistoren führen. Ein zusätzlicher Vorteil der Arbeit mit Photonen wäre ein geringerer Energieverbrauch. Die Realisierung kollektiver Phasen von Photonen ist jedoch nicht trivial, da sie starke Einzelphotonen-Nichtlinearitäten und eine grosse Anzahl identischer Einzelphotonen-Emitter erfordern würde. Murthy plant, auf seinen jüngsten experimentellen Arbeiten aufzubauen, in denen er den vollelektrischen Einschluss optisch aktiver Exzitonen in zweidimensionalen Halbleitern nachgewiesen hat. Dabei wurden nanostrukturierte Gate-Elektroden verwendet, um einen quantenpunktartigen Exzitoneneinschluss zu erreichen. Selbstorganisierte oder kolloidale Quantenpunkte sind ausgezeichnete Einzelphotonenquellen, aber ihre herkömmlichen Herstellungsverfahren lassen sich nicht auf das Niveau skalieren, das für den Zugang zu stark korrelierten photonischen Phasen erforderlich wäre. Murthy erwartet, dass Einzelphotonen-Emitter, die auf elektrischem Exzitoneneinschluss basieren, besser abstimmbar und skalierbar sind. «Ein Teil des Aufbaus besteht darin, die Bewegung von Photonen zu kontrollieren, der andere Teil darin, Teilchenwechselwirkungen einzubringen», sagt er. Er stellt sich eine Anordnung von hundert identischen Quantenpunktquellen vor, die jeweils in einem optischen Resonator zur Emissionskontrolle platziert sind, mit starken exzitonvermittelten Wechselwirkungen zwischen den Photonen. Mit dieser Anordnung könnte Murthy in den Bereich der Quanten-Vielteilchenphotonik vordringen und nach kollektiven photonischen Phasen suchen.
Murthy ist an Doktoranden und Postdocs mit Fachkenntnissen in den Bereichen Optik, Elektronik und Materialien interessiert. Setzen Sie sich mit ihm in Verbindung, um mehr zu erfahren.
Aus dem Englischen übersetzt von Kilian Kessler