Description du projet
Des métasurfaces 2D pour des éléments optiques ajustables et multifonctionnels
De récentes recherches révèlent que des revêtements optiques minces et nanostructurés peuvent remplir les mêmes fonctions que les composants optiques traditionnels. Les éléments optiques de métasurface existants sont toutefois statiques, ce qui exige le développement d’éléments optiques dynamiquement contrôlables. Le projet ExMAM, financé par le CER, se propose de créer une nouvelle classe d’éléments optiques ajustables et multifonctionnels en intégrant les progrès de la science des matériaux 2D, de la physique quantique et de la nanophotonique. Cette initiative s’appuiera sur des matériaux quantiques 2D monocouches pour ajuster la réponse optique de métasurfaces non locales innovantes. Le projet étudiera l’interaction entre les excitons localisés et les modes optiques délocalisés, ce qui facilitera la création d’éléments optiques extrêmement compacts dotés de capacités électriques ajustables. Cette approche s’avère prometteuse pour des applications dans les domaines de la communication optique, de la réalité augmentée et de l’imagerie informatique.
Objectif
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.
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. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences physiquesphysique quantique
- ingénierie et technologieingénierie des materiauxrevêtement et films
- sciences naturellessciences physiquesoptique
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG
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