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Scanning multi-modality microscopy of moiré quantum matter

Projektbeschreibung

Mit multimodaler Nano-Scanning-Sonde die Physik der Quanten-Moiré-Materialien erforschen

Der Moiré-Effekt beschreibt die mechanische Interferenz von Licht durch einander überlagernde Linienraster. Dies kann durch die Überlagerung von zwei sich wiederholenden Strukturen wie Netzen oder Gittern erreicht werden. Die Manipulation dieses Effekts auf atomarer Ebene in zusammengesetzten Quanten-Moiré-Materialien durch Rotation und Dehnung eines Gitters relativ zu einem anderen kann exotische Eigenschaften hervorrufen. Um Moiré-Effekte auszunutzen und zu steuern, müssen wir die dem Ganzen zugrunde liegende Physik besser verstehen. Das Ziel des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts MoireMultiProbe besteht darin, innovative Einblicke in die Moiré-Quantenmaterie zu gewinnen. Die auf einer hybriden supraleitenden Quanteninterferenzvorrichtung auf einer Spitze basierende multimodale Nano-Scanning-Sonde wird eine Vielzahl physikalischer Eigenschaften anhand einer einzigen Probe mit rekordverdächtiger Empfindlichkeit abbilden.

Ziel

Moir materials are a treasure of mind-blowing scope of phenomena, much of which is still to be discovered. Along with the great opportunities, perplexing experimental and theoretical challenges arise due to numerous degrees of freedom, strong interactions, instabilities, broad tunability, and high sensitivity to exact global and local parameters like twist angles, strain, alignment, screening, and disorder. As a result, each moir device is a mini-universe with its own laws of physics, which cannot be fully unveiled without exploring and cross-correlating a multitude of its microscopic characteristics an almost formidable task. The goal of this project is to develop a multi-modality nanoscale scanning probe that can image a wide variety of physical properties with record sensitivity on a single sample, including currents, potentials, compressibility, magnetization, Berry curvature, topological invariants, superfluid density, temperature, thermal conductivity, dissipation, work, and noise. This powerful tool, based on a hybrid superconducting quantum interference device on a tip, will then be applied to study moir quantum matter over a broad range of variable parameters, including temperatures down to mK range, vector magnetic fields, carrier densities, displacement fields, and response to local potential perturbations. We will focus on moir materials beyond the magic-angle twisted bilayer graphene, including multilayer and hybrid twisted van der Waals structures, which offer a fertile platform for realizing novel states of matter. We will address key open questions and provide nanoscale visualization and comprehension of the mechanisms governing the topology, Berry curvature, orbital magnetism, superconducting order parameter, topological magnetic textures, heat and charge transport, dissipation, and noise. This research will provide groundbreaking insight into the complexity and the beauty of the emergent multi-facet physics flourishing in moir materials.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Netto-EU-Beitrag
€ 3 018 750,00
Gesamtkosten
€ 3 018 750,00

Begünstigte (1)