Descrizione del progetto
La moderna «alchimia» per trasformare le proprietà dei materiali cristallini
L’interazione tra luce e materia al crocevia tra ottica, magnetismo e cristalli è una vivace area di ricerca alla base delle tecnologie emergenti sviluppate in campi quali le comunicazioni ottiche, l’informatica quantistica, la biomedicina e l’energia. Il progetto INTERPHON, finanziato dal CER, si propone di manipolare e controllare l’ordine magnetico ed elettrico nei materiali mediante un’eccitazione ultraveloce che utilizza il reticolo cristallino come mediatore. Integrando ottica non lineare, fonetica e magnetismo ultraveloce, il team del progetto utilizzerà un laser a elettroni liberi al fine di fornire impulsi brevi e intensi nell’intervallo di frequenza tra l’infrarosso e il terahertz alle frequenze dei fononi ottici. INTERPHON si prefigge di abilitare la manipolazione ultraveloce ed efficiente dal punto di vista energetico di tutti i materiali cristallini in un paradigma universale che sfrutta il reticolo presente in ciascuno di essi.
Obiettivo
For almost two millennia people are looking for the philosophers' stone, dreaming to be able to change material properties at will. While turning lead to gold might just have become a reality, even though only a few atoms at a time, in a broader sense we are still very far from this.
To make this dream come true, INTERPHON challenges the existing ideas and understanding of the interactions between light and matter, developing a research area at the junction of nonlinear optics, phononics and ultrafast magnetism, and aiming at ultrafast and energy-efficient manipulation of materials by using the crystal lattice as a mediator. Thus, glass can be made into a magnet; antiferromagnets to ferromagnets, paraelectric into ferroelectric, by exciting matter with long-wavelength light.
This fundamentally new approach to steering magnetic and electric order by ultrafast excitation at the frequencies of optical phonons has been made possible by my group’s latest work. It will involve a controlled deformation of the crystal lattice and is non-thermal (thus energy-efficient), precessional (hence ultrafast) and potentially universal (since the lattice is found in all crystalline materials). Interestingly, it does not involve any absorption of light by the very same phonons! Instead, light will communicate with matter in an interactive way, so that matter reciprocates by changing the very resonance used for excitation. To realize this, INTERPHON will develop novel research methods using short and intense pulses of an infrared-to-THz-range free electron laser.
Therefore, gaining control over the microscopic crystalline lattice could actually be the key to realizing a phononic philosopher’s stone, capable of inducing ultrafast phase transitions and permanently switching macroscopic order.
When successful, this will strongly advance the frontiers of knowledge in both out-of-equilibrium physics of solids and nonlinear optics, with a potential for novel emerging technologies.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturaliscienze fisichefisica atomica
- ingegneria e tecnologiaingegneria dei materiali
- scienze naturaliscienze fisicheotticafisica dei laser
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-ADG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
6525 XZ Nijmegen
Paesi Bassi