Projektbeschreibung
Polariton-Wechselwirkungen in 2D-Elektronensystemen analysieren
Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts POLTDES wird die Kopplung von Wanderelektronen an Hohlraum-Polaritonen untersucht – faszinierenden Quasiteilchen, die viel Spielraum für die Erforschung von Nicht-Gleichgewichts-Kondensation und Superfluidität bieten. Die Forschenden werden das komplexe Zusammenspiel zwischen Hohlraum-Polaritonen und stark korrelierten Zuständen in einem 2D-Elektronengas erkunden. Sie werden versuchen, polaritonvermittelte Supraleitung zu erreichen und polaritonische Signaturen elektronischer Zustände mit topologischer Ordnung zu untersuchen. Durch die Nutzung der Elektron-Polariton-Kopplung werden die Forschenden die Polariton-Polariton-Wechselwirkungen verstärken und in den Bereich der Polariton-Blockade vordringen, in dem zwei Polaritonen daran gehindert werden, den gleichen Zustand einzunehmen. Dieser Fortschritt sollte die Erforschung von stark wechselwirkenden Nicht-Gleichgewichts-Polaritonen ermöglichen.
Ziel
Reversible coupling of excitons and photons in a microcavity leads to the formation of mixed light-matter quasiparticles, called cavity-polaritons. Weakly interacting polaritons constitute a rich system for studying nonequilibrium condensation and superfluidity. While exciton-polaritons have been studied mostly in intrinsic semiconductors with no free electrons, two-dimensional modulation-doped semiconductors with strong interactions between electrons have played a central role in unravelling many-body physics using transport. In this project, we combine these two fields of research and explore the complex interplay between cavity-polaritons and strongly correlated states of two dimensional electrons embedded inside microcavities. Our principal objective is the realization of polariton mediated superconductivity of electrons in gallium arsenide. Besides demonstrating a new mechanism for Cooper-pair formation, such an observation could revolutionize the search for systems that exhibit topological order. In a reciprocal approach, we will exploit the many-body nature of optical excitations in a two-dimensional electron gas to enhance polariton-polariton interactions. This will allow us to reach the polariton blockade regime, paving the way for realization of nonequilibrium strongly interacting polaritons. In parallel, we will explore cavity-magneto-polariton excitations out of fractional quantum Hall ground states: the objective in this part is to use the strong filling factor dependence of polariton splitting to realize nonlinear optical devices which derive their photon-photon interaction from light-absorption induced transition between compressible and incompressible ground states. Concurrently, we will study charged-exciton-polaritons in monolayer transition metal dichalcogenides positioned inside a microcavity, where a large polariton Berry-curvature allows for the observation of valley Hall effect and could be used to realize topological polaritons.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2014-ADG
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8092 Zuerich
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