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Interlayer exciton interactions and their many-body physics

Projektbeschreibung

Interlagenexzitonen in Heterobilagen kontrollieren und steuern

Einschichtige Übergangsmetall-Dichalkogeniden weisen fest gebundene Exzitonen und verstärkte Coulomb-Wechselwirkungen auf, die leicht zugänglich und optisch kontrollierbar sind. Wenn zwei Monoschichten aus unterschiedlichen Werkstoffen zu Heterobilagen aus Übergangsmetall-Dichalkogeniden kombiniert werden, entstehen langlebige dipolare Interlagenexzitonen. Die Untersuchung der Heterobilagen aus Übergangsmetall-Dichalkogeniden hat unser Verständnis der Vielteilchenphysik erheblich verbessert. Es ist allerdings noch nicht gelungen, einzelne Interlagenexzitonen und ihre Wechselwirkungen untereinander zu kontrollieren. Im Rahmen des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts IXIXions soll genau das gelingen. Dabei werden elektrische Graphen-Gitter im Nanomaßstab verwendet, um Interlagenexzitonen einzufangen und zu manipulieren, angefangen bei einzelnen Exzitonen bis hin zu kleinen Populationen, die den Weg zur Quantensimulation ebnen könnten.

Ziel

Monolayer transition metal dichalcogenides (TMDs) exhibit exceptional properties to study many-body physics with direct optical control through their tightly-bound excitons and enhanced Coulomb interactions. Even more versatile physics emerge in heterobilayers of TMDs, which host long-lived dipolar interlayer excitons (IXs), with promising potential for quantum simulation experiments and realizing a plethora of correlated phases. In recent years, TMD heterobilayers have been at the center of many-body physics where effects such as the formation of a Wigner crystal, the demonstration of Hubbard model quantum simulation and the realization of Bose-Einstein condensates are just a few examples. However, deterministic control of single IXs and therefore interactions among individual IXs has not been shown. For MSCA project, I propose to study many-body physics of IXs, starting from the individual IX level and then progressing to small and well controlled IX populations. To do so I will use nanoscale patterned graphene electrical gates to trap and manipulate them. This top-down approach is scalable and flexible, allowing for the creation of arbitrary trap potentials and geometries. The scope of this two-year project is to use this technique to fundamentally study the exciton-exciton interactions that are at the basis of the exciting physics that arises from these new materials. However, the scientific potential of a method that can site-control IXs does not end here, this technique could form the foundation for quantum-simulation, demonstration of Hubbard model physics and exploring new quantum phases.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Koordinator

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Netto-EU-Beitrag
€ 173 847,36
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Deutschland
Region
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten