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Ultrafast Cathodoluminescence Spectroscopy with Coherent Electron-Driven Photon Sources

Descrizione del progetto

Un nuovo approccio alle indagini ottiche su scala nanometrica

Esplorare le risposte ottiche dei materiali su scala nanometrica è fondamentale per campi come la misurazione quantistica e i dispositivi optoelettronici. I metodi attuali forniscono un’elevata risoluzione spaziale ma faticano a controllare le eccitazioni ottiche e a osservarne il comportamento nel tempo. Il monitoraggio di queste dinamiche richiede una risoluzione spaziale fine e una risoluzione temporale estremamente rapida, che spesso le tecniche esistenti non riescono a raggiungere. Questa lacuna limita la nostra comprensione di processi cruciali come la decoerenza in vari materiali. Il progetto UltraCoherentCL, finanziato dal CER, si propone di colmare questa lacuna sviluppando una nuova tecnica di sonda elettronica. Integrando sorgenti di fotoni guidate da elettroni con la spettroscopia di catodoluminescenza, il progetto cerca di visualizzare le dinamiche di decoerenza in emettitori quantistici, materiali bidimensionali e dispositivi fotovoltaici.

Obiettivo

"Exploring the optical responses of materials at the nanoscale is central to various fields of study, including quantum-sensitive measurement metrologies, photovoltaics, and optoelectronic devices. Electron probes have established themselves as important tools for visualizing nano-optical excitations with unprecedented spatial resolution. However, controlling optical excitations and exploring their decoherence dynamics require visualizing the dynamics of the nano-world at sub-femtosecond temporal resolutions.
Within the context of our ERC Starting Grant ""NanoBeam,"" we have established and proposed an electron-probe technique that not only allows us to explore dynamics at nanometer spatial and femtosecond temporal resolutions but also does so at a low cost. Unlike state-of-the-art ultrafast electron microscopy, our method does not rely on external laser excitations but rather on internal electron-driven photon sources.
To visualize the decoherence dynamics in a variety of systems, including quantum emitters and networks, optical excitations of two-dimensional materials, and semiconducting optoelectronic devices, we plan to merge the electron-driven photon sources with a cathodoluminescence spectroscopy setup based on optical fiber technology. We will design piezo stages and sample holders that enable precise alignment and tuning of the sample, electron-driven photon sources, and fibers inside the microscope while efficiently collecting cathodoluminescence photons.
Our electron-driven photon sources are designed to facilitate a high photon yield, allowing for optimal investigation of nonlinear processes. The instrument will be tested and verified for applications in mapping the decoherence dynamics of quantum emitters coupled to photonic structures, optical excitations in two-dimensional materials, and charge transfer dynamics in photovoltaic devices."

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-POC

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

CHRISTIAN-ALBRECHTS-UNIVERSITAET ZU KIEL
Contributo netto dell'UE
€ 150 000,00
Indirizzo
OLSHAUSENSTRASSE 40
24118 Kiel
Germania
Regione
Schleswig-Holstein Schleswig-Holstein Kiel, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)