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THz Near-Field Imaging of Unconventional Superconductors

Description du projet

Le rayonnement térahertz pourrait éclairer davantage les excitations collectives dans les supraconducteurs non conventionnels

La mise au point d’un supraconducteur pratique à température ambiante constitue le Graal de la physique de la matière condensée. En plus de leur pléthore d’applications potentielles, les supraconducteurs constituent un terrain de jeu pour les futures technologies térahertz sur une seule puce. L’imagerie térahertz en champ proche pourrait offrir un nouvel aperçu des excitations non linéaires supraconductrices: le rayonnement térahertz représente une échelle d’énergie particulière d’importantes excitations de la matière condensée, ce qui en fait une sonde indispensable pour les mécanismes de couplage électron-électron dans les systèmes corrélés non conventionnels. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SUPERTERA prévoit d’appliquer des techniques d’imagerie en champ proche pour étudier les réponses térahertz de certains systèmes supraconducteurs à l’échelle nanométrique, tels que les cuprates superposés supraconducteurs à haute température et le graphène bicouche torsadé.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Coordinateur

FUNDACIO INSTITUT DE CIENCIES FOTONIQUES
Contribution nette de l'UE
€ 172 932,48
Coût total
€ 172 932,48