Projektbeschreibung
Mit Terahertzstrahlung kollektive Anregungen in unkonventionellen Supraleitern enträtseln
Die Entwicklung eines praktisch und bei Raumtemperatur nutzbaren Supraleiters darf durchaus als der Heilige Gral der Physik der kondensierten Materie bezeichnet werden. Neben einer Fülle potenzieller Anwendungen bieten die Supraleiter einen Tummelplatz für zukünftige Einchip-Terahertztechnologien. Die Nahfeld-Terahertzbildgebung könnte uns neue Erkenntnisse über supraleitende nichtlineare Anregungen verschaffen, denn die Terahertzstrahlung stellt einen eigenartigen Energiebereich dar, in dem wichtige Anregungen der kondensierten Materie stattfinden. Deshalb ist sie eine unverzichtbare Sonde für Elektron-Elektron-Kopplungsmechanismen in unkonventionellen korrelierten Systemen. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt SUPERTERA plant den Einsatz von Nahfeld-Bildgebungsverfahren, um die im Terahertzbereich erfolgenden Reaktionen bestimmter supraleitender Systeme, etwa von hochtemperatursupraleitenden Schichtkupraten und verdrehtem Doppelschichtgraphen, im Nanobereich zu erforschen.
Ziel
Superconducting materials are the heart of the modern quantum technologies including quantum computation with its main workhorse - superconducting qubits, magnetic flux and voltage quantum metrology with Josephson junctions and superconducting quantum interference devices. Hence the formidable effort to raise the superconducting transition temperature by researching new materials and superconductivity mechanisms beyond the standard Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) model. On the other hand, the new superconductivity-based technologies emerge as the phenomenon is becoming more investigated and better understood. The coupling of THz frequency electromagnetic waves with superconducting matter and the emerging possibility of THz field generation, manipulation and detection via light-matter interactions in superconductors is the prime example . Superconductors present a wide playground for the future single-chip THz technology due to the rich electromagnetic response involving nonlinear processes.
While the far-field THz nonlinearities in superconductors are being extensively studied for THz applications, the near-field nonlinear THz imaging would provide an insight to the superconducting excitations inaccessible in the linear regime and with high spatiotemporal resolution. In fact, the THz-frequency electromagnetic radiation represents a peculiar energy scale of important condensed matter excitations - interaction mediators in correlated electron systems (e.g. phonons for Cooper pairs in BCS superconductors), making them an indispensable probe for other electron - electron coupling mechanisms in unconventional correlated systems.
This project is aimed at (i) implementation of a nonlinear spatiotemporal near-field imaging technique, and its application to the investigation of nanoscale-picosecond THz response of the two fascinating superconducting systems: (ii) high-Tc layered cuprates, (iii) the magic-angle twisted bilayer graphene.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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