Description du projet
La recherche révèle de nouvelles possibilités d’interaction entre la lumière et la matière dans les matériaux 2D
La plupart des processus d’interaction entre la lumière et la matière sont interdits par les règles de sélection électronique qui limitent le nombre et le type de transitions entre les niveaux d’énergie. Des recherches récentes ont démontré théoriquement que ces contraintes peuvent être levées en utilisant des plasmons ou des phonon-polaritons confinés dans des matériaux 2D. Le projet NanoEP, financé par l’UE, ira au-delà des travaux récents pour étudier les interactions lumière-matière des électrons libres, habituellement interdites, qui n’ont jamais été explorées auparavant. Les chercheurs du projet NanoEP espèrent observer les doubles émissions spontanées d’un polariton associé à un photon de haute énergie. L’équipe tentera de réaliser un couplage électron-polariton ultra-fort dans de nouveaux matériaux 2D, repoussant les limites classiques et quantiques de la conversion d’énergie électron-photon qui limitent l’efficacité d’un large éventail de processus.
Objectif
Light-matter interactions are highly limited by strict fundamental rules. The commonly used dipole approximation enforces selection rules that prohibit many electronic transitions due to the mismatch between the wavelength of light and the scale of its emitter (e.g. atom, molecule, quantum dot). This mismatch even prevents access to many other light-matter interactions such as spin-flip transitions and multiphoton spontaneous emission.
In the past four years, I have shown theoretically and experimentally how extreme confinement of light enables transitions that are otherwise forbidden. For example, transforming an unobservable multiphoton emission to be the dominant transition. The key to accessing such transitions is using nano-confined 2D plasmons or phonon-polaritons.
I propose to go beyond my recent work and to study conventionally-forbidden light-matter interactions of free electrons, which have never been explored before. I will do this by utilizing polaritons in nanophotonic structures and in settings of 2D materials. Using both theory and experiments with an ultrafast transmission electron microscope (UEM), my group will develop and observe novel concepts of light emission such as double spontaneous emission of a polariton paired with a high energy photon. We will attempt to realize ultrastrong electron-polariton coupling in new systems, pushing the classical and quantum boundaries of electron-photon energy conversion that limit the efficiency of a wide range of processes.
This project will challenge limits in electron-polariton interactions to enable novel polariton phenomena in nanostructures and settings of 2D materials.
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.
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- sciences naturellessciences physiquesoptiquemicroscopie
- sciences naturellessciences physiquesphysique théoriquephysique des particulesphotons
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
32000 Haifa
Israël