Description du projet
Faire avancer la physique du solide et les métasurfaces
Le développement de matériaux en couches atomiques, composés de plans atomiques individuels liés entre eux par de faibles interactions de van der Waals (vdW), constitue une avancée cruciale dans le domaine de la physique du solide. Ces matériaux affichent des propriétés électroniques uniques et peuvent former des hétérostructures multi-matériaux avec des interfaces atomiquement nettes, ce qui les rend essentiels pour diverses applications. L’accès optique aux excitations électroniques fondamentales des matériaux 2D demeure toutefois un défi de taille qui entrave les futurs progrès. Le projet METANEXT, financé par le CER, se propose de relever ce défi en développant un nouveau modèle d’amplification et d’exploitation des interactions lumière-matière dans les matériaux 2D, en façonnant des hétérostructures vdW en blocs de construction résonnants de métasurfaces optiques. À terme, le projet entend fournir des renseignements fondamentaux sur ces domaines et leurs pratiques.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
80539 MUNCHEN
Allemagne