Opis projektu
Jak odrobina światła generuje dużą ilość elektryczności w egzotycznych półmetalach
W 2016 roku Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki powędrowała do fizyków teoretycznych za ich pracę na temat znaczenia topologii dla zrozumienia egzotycznych stanów materii. Topologia jest działem nauki zajmującym się właściwościami obiektów geometrycznych nie ulegających zmianie w wyniku odkształcania, skręcania czy rozciągania i może posłużyć do wyjaśnienia zjawisk takich jak płynny przepływ cieczy w bardzo cienkich warstwach. Odkrycie nowej topologicznej fazy materii, zwanej półmetalami topologicznymi, zyskało ogromny rozgłos, wyznaczając nowe granice w dziedzinie materiałów kwantowych oferujących wiele możliwości nowych zastosowań. Dzięki finansowanemu ze środków UE projektowi NonlinearTopo nasza wiedza na temat tych materiałów egzotycznych znacząco się zwiększy, a dotyczy to głównie nieliniowych zjawisk optycznych, w tym generowania silnego strumienia fotoprądu, który można wykorzystać w urządzeniach elektrooptycznych.
Cel
In the past decade, the band-structure topology and related topological materials have been intensively studied mostly by revealing their unique surface states. The current proposal sets a new paradigm by focusing on nonlinear optical phenomena in topological semimetals (TSMs). I aim to investigate the photocurrent and second-harmonic generation, as well as to discover novel nonlinear effects. The strength of TSMs lies in the fact that the giant Berry curvature in their band-crossing regions (e.g. Weyl points) can strongly boost these nonlinear effects, such as inducing a colossal photocurrent. Current understanding of the photocurrent is based on a model that considers the two-band transition within a Weyl cone. In the field of nonlinear optics, however, it is known that the photocurrent largely comes from three-band virtual transitions. Unfortunately, the nonlinear optics theory cannot be simply applied to TSMs due to the unphysical divergence of the photocurrent at band-crossing points. Therefore, I propose to bring the concept of three-band transitions to TSMs by reformulating the photocurrent theory framework. The new methodology represents the challenging and ground-breaking nature of the current proposal. Beyond the optical excitation, I further propose to explore exotic nonlinear electric and thermoelectric phenomena at the zero-frequency limit. I aim to build up a diagnostic tool that explores the nonlinear phenomena in a vast number of real TSM materials and directly probe the bulk topology by investigating their nonlinear properties. For example, my recent results have exposed a new group of Weyl points in a well-known Weyl semimetal by analysing the photocurrent distribution in its band structure. External perturbations can sensitively modify the TSM band structure, hence tune the induced photocurrent. This controllable photocurrent opens the door for novel device concepts, such as an optoelectronic transistor controlled by an external magnetic field.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
7610001 Rehovot
Izrael