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Ultrafast atomic-scale imaging and control of nonequilibrium phenomena in quantum materials

Description du projet

Mieux comprendre les phénomènes de non-équilibre dans les matériaux quantiques

Pour exploiter les matériaux quantiques et concevoir de nouvelles fonctionnalités, il est nécessaire de comprendre comment leurs états quantiques macroscopiques évoluent à partir d’interactions microscopiques et comment ils réagissent aux perturbations extérieures. Bien que les méthodes ultrarapides actuelles et la microscopie à effet tunnel (STM pour «scanning tunneling microscopy») permettent de mieux comprendre la dynamique des matériaux quantiques, elles présentent des limites. Ni l’une ni l’autre ne peuvent fournir une compréhension globale de la réponse hors équilibre d’un état quantique ou de la dynamique hors équilibre localisée à l’échelle atomique. Le projet FASTOMIC, financé par le CER, vise à développer des techniques avancées d’imagerie STM ultrarapide qui permettront de capturer ces phénomènes. Il stimulera également les états de Floquet en les pilotant périodiquement avec de la lumière afin d’étudier et de contrôler de nouvelles propriétés quantiques à l’échelle atomique.

Objectif

Quantum materials (QMs) are of great importance for the development of future quantum nanophotonics and nanoelectronic devices. To harness their full potential and design novel functionalities, it is essential to understand how their macroscopic quantum states arise from the microscopic interaction between their charge, lattice, orbital, and spin degrees of freedom, and how they respond to external perturbations. While ultrafast techniques offer unique insight into microscopic interactions at global, macroscopic scales, they fall short of capturing the local response of a many-body quantum state directly at the atomic scale.

In contrast, scanning tunneling microscopy (STM) enables imaging of stationary quantum states with angstrom spatial resolution, revealing atomic inhomogeneities, local disorder, or how quantum phases can vary over angstrom scales. Such irregularities are ubiquitous in real devices, and can even be a key feature of technically relevant metastable phases. In these cases, the global understanding of the nonequilibrium response of a quantum state is not sufficient to fully capture its properties, and one must also understand the localized response directly at the relevant spatial - angstrom - scales. Yet, the study of atomically localized nonequilibrium dynamics in QMs has so far been out of reach.

In this proposal, I will employ ultrafast Terahertz-lightwave-driven STM (THz-STM) to (i) explore the response of correlated electron states to global and local perturbations and as a function of their local environment, and (ii) induce new quantum properties by periodic driving with light to create Floquet topological states and study their topological properties at the atomic scale.

FASTOMIC will bridge the gap between atomic real-space and ultrafast real-time investigation of condensed quantum matter, providing scientific insights and technological advances that go significantly beyond existing capabilities.

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: Le vocabulaire scientifique européen.

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Mots‑clés

Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).

Programme(s)

Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.

Thème(s)

Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.

Régime de financement

Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

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Institution d’accueil

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Contribution nette de l'UE

La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.

€ 1 572 500,00
Coût total

Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.

€ 1 572 500,00

Bénéficiaires (1)

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