Projektbeschreibung
2D-Metaoberflächen für abstimmbare, multifunktionale optische Elemente
Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dünne, nanostrukturierte optische Beschichtungen die gleichen Funktionen wie traditionelle optische Komponenten erfüllen können. Die vorhandenen optischen Metaoberflächen-Elemente sind jedoch statisch, sodass die Entwicklung dynamisch steuerbarer optischer Elemente erforderlich ist. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts ExMAM lautet, eine neue Klasse abstimmbarer und multifunktionaler optischer Elemente zu schaffen, wobei Fortschritte in der 2D-Materialwissenschaft, Quantenphysik und Nanophotonik zusammengeführt werden. Im Rahmen dieser Initiative werden einschichtige 2D-Quantenmaterialien eingesetzt, um die optische Reaktion innovativer nichtlokaler Metaoberflächen aktiv anzupassen. Das Projektteam wird die Wechselwirkung zwischen lokalisierten Exzitonen und delokalisierten optischen Moden erforschen, womit die Schaffung hochkompakter optischer Elemente mit elektrisch abstimmbaren Fähigkeiten möglich wird. Dieser Ansatz gilt als vielversprechend in Bezug auf Anwendungen in der optischen Kommunikation, der erweiterten Realität und der computergestützten Bildgebung.
Ziel
Can light fields be manipulated by a single atomic layer? Can quantum mechanical effects in monolayer materials be harnessed to realize dynamic optical elements? Recent work has demonstrated that light-weight and ultra-thin nanostructured optical coatings (metasurfaces) can perform the same optical functions as conventional bulky optical components. Despite these advances, metasurface optical elements have remained static. At the same time, newly emerging and future applications require optical elements with dynamic control of their functionality.
Here, I propose to lay the foundations of a completely new class of tunable and multifunctional optical elements by combining recent developments in 2D material science, quantum physics, and nanophotonics, resulting in highly novel excitonic 2D metasurfaces.
Building on my strong expertise in the fields of optical metasurfaces and 2D material physics, I will employ monolayer 2D quantum materials to actively tune the optical response of novel nonlocal metasurfaces. These atomically-thin materials exhibit a strong quantum-mechanical exciton resonance in the visible spectral range, even at room temperature.
Using electrical control over this exciton resonance, I will study the interplay of localized excitons and delocalized optical modes. Next, I will realize ultracompact optical elements with electrically-tunable functionality. Finally, I will develop novel methods to combine stacked metasurfaces in compound meta-optics that offer multifunctional dynamic optical components.
The excitonic 2D metasurfaces open new routes to study the unconventional properties of quantum materials in quantum optics, nanophotonics, and solid-state physics. At the same time, the results of this project open an entirely new approach for the design of actively-tunable multifunctional flat optical components with applications in optical communication, augmented reality, and computational imaging.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- Technik und TechnologieWerkstofftechnikBeschichtung
- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenOptik
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG
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