Descripción del proyecto
Avanzar en la física del estado sólido y las metasuperficies
El desarrollo de materiales de capas atómicas, compuestos por planos atómicos individuales unidos entre sí por interacciones débiles de van der Waals (vdW), representa un avance fundamental en la física del estado sólido. Estos materiales presentan propiedades electrónicas únicas y pueden formar heteroestructuras multimateriales con interfaces atómicamente nítidas, lo cual los hace esenciales para diversas aplicaciones. Sin embargo, acceder ópticamente a las excitaciones electrónicas fundamentales de los materiales bidimensionales sigue siendo un reto importante que dificulta nuevos avances. El proyecto METANEXT, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende superar este reto desarrollando un nuevo modelo para amplificar y aprovechar las interacciones luz-materia en materiales bidimensionales mediante la conformación de heteroestructuras vdW en componentes básicos resonantes de metasuperficies ópticas. En última instancia, el equipo del proyecto pretende aportar ideas fundamentales sobre estos ámbitos y sus prácticas.
Objetivo
Atomically layered materials composed of individual atomic planes bonded together by weak van der Waals (vdW) interactions have sparked a revolution in solid state physics due to their unique electronic properties and capability for forming multi-material heterostructures with atomically sharp interfaces. However, accessing fundamental electronic excitations of two-dimensional (2D) materials optically has so far been a major challenge due to the associated low absorption cross sections and their low environmental stability.
METANEXT will establish a new paradigm for amplifying and harnessing light-matter interactions in 2D materials by shaping vdW heterostructures into the resonant building blocks of optical metasurfaces. At the core of the proposed platform is the implementation of nanostructured hexagonal boron nitride (hBN) as a photonically active material, pushing beyond its currently prevalent use as a passive buffer layer in optoelectronics. Leveraging the emerging concept of optical bound states in the continuum, I will use my extensive experience in nanophotonic engineering to design and experimentally realize hBN-based metasurfaces with ultrasharp resonances incorporating mono- and few-layer systems of vdW materials, allowing direct optical access to such 2D systems with unprecedented efficiency and spectral/spatial control over the excitation. Specifically, I will utilize the METANEXT platform to (1) push the limits of light-matter coupling in black phosphorus heterostructures, (2) greatly boost the efficiency of single-photon generation from localized defects in atomically thin molybdenum disulfide (MoS2), and to (3) realize a completely new concept for valley-dependent on-chip lasing from transition metal dichalcogenide (TMD) monolayers.
METANEXT will deliver both fundamental insights into the optical excitation mechanisms of current and future 2D materials as well as important conceptual advances for practical chip-integrated quantum light sources.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
80539 MUNCHEN
Alemania