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Nonlocal nonlinear optical response of solids

Descrizione del progetto

Calcolo innovativo delle conduttività non lineari

Quando la luce laser brilla su un cristallo, le onde luminose e le correnti elettriche interagiscono e producono effetti ottici non lineari di grande rilevanza per la scienza fondamentale e le applicazioni. Le cosiddette conduttività non lineari (coefficienti di un’espansione perturbativa della densità di corrente sui campi ottici) catturano l’intera risposta ottica dei materiali per intensità di luce non estreme. Tuttavia, calcolarle per materiali specifici è impegnativo e si basa su un’approssimazione che omette importanti effetti magneto-ottici e magnetoelettrici, oltre ad altri importanti fenomeni. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto NL2Optic si propone di affrontare questo problema con una teoria innovativa della risposta ottica non locale non lineare dei solidi cristallini alla rinfusa che combina metodi perturbativi e ab initio.

Obiettivo

Understanding the light-matter interactions taking place inside a crystalline solid is a challenging task, but of great significance both for fundamental science and technological applications. When laser light shines on a crystal, light waves and electric currents interact and give rise to a multitude of interesting and relevant nonlinear optical (NLO) effects: harmonic generation, current injection, the Kerr effect, and many more.1 Their study forms a rich and broad subject that sits at the intersection of nonlinear optics and condensed matter physics.
Most of these effects are captured by a perturbative expansion of the current density on the optical fields. The coefficients of the expansion are the linear, second, third and higher order conductivities. They are in general functions of time and space (or frequency and momentum) and, for light intensities that are not too extreme, encapsulate the entire optical response of the material. Indeed, the nonlinear conductivities provide a unifying framework for understanding the aforementioned nonlinear phenomena, with each nonlinear effect being ascribed to a particular frequency component of a conductivity.
Material-specific calculations of the nonlinear conductivity remain difficult, however, mostly relying on the electric-dipole (infinite wavelength) approximation, whereby the spatial dependence of the conductivity is neglected (local response) on account of the approximate uniformity of the optical fields at the scale of the unit cell. This approximation leaves out important magneto-optical and magnetoelectric effects, as well as the possibility of second order nonlinearities in centrosymmetric materials.
The proposed project (NL2Optic) aims to overcome this limitation by developing and applying a theory of the nonlocal nonlinear optical response of bulk crystalline solids. The proposal merges perturbative methods introduced by the applicant and a well established ab initio approach developed by the host.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

UNIVERSIDAD DEL PAIS VASCO/ EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA
Contributo netto dell'UE
€ 194 074,56
Indirizzo
BARRIO SARRIENA S N
48940 Leioa
Spagna
Regione
Noreste País Vasco Bizkaia
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)