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Uncovering Phonon Dynamics by Advanced Raman Techniques

Descrizione del progetto

Un nuovo sguardo su un argomento scottante con tecniche avanzate di spettroscopia

Le apparecchiature elettroniche generano calore e il calore interferisce con il funzionamento dei circuiti elettrici: ecco perché i computer sono dotati di ventole. La dissipazione del calore è una delle considerazioni più importanti nella progettazione. Ad esempio, è fondamentale per aumentare la velocità di elaborazione e la memoria in un telefono cellulare o in un portatile. Un fonone è come un pacchetto di calore, così come un fotone è un pacchetto di luce. Il progetto Phonon-ART, finanziato dall’UE, sta caratterizzando la dinamica dei fononi con metodi all’avanguardia. Capire come e perché il comportamento di queste vibrazioni meccaniche che generano calore nei reticoli atomici differisce su scala nanometrica da quanto previsto a livello macroscopico aiuterà gli ingegneri nella progettazione delle tecnologie future. Potrebbe anche portare a sensori di temperatura estremamente sensibili per applicazioni future.

Obiettivo

In many technologies, heat management becomes the bottleneck for the next generation development. Phonons are mechanical vibrations of the atomic lattice that are responsible for the transmission of heat in many relevant materials, like semiconductors, thus controlling them analogously to photons and electrons is indispensable. Advanced time-resolved Raman spectroscopies enable the extraction of relevant information such as phonon spectra, lifetimes, and relaxation times, all critical to understanding thermal transport through advanced materials. In this project we aim to apply these techniques to solve two important open questions: (i) how to engineer the temperature sensors of the future based on diamond-based materials; and (ii) understanding the underlying physical mechanism responsible for deviations from the macroscopic predictions for nanoscale system, such as hypersonic surface phononic crystals, critical to technological applications. For this purpose, I propose four main objectives to the project. First, implementing an ultrafast time-resolved spontaneous Raman method to access the timescale of the absolute phonon mode population. Second, implementing a time-resolved stimulated Raman spectroscopy technique to explore the coherence of selectively excited phonons. Third, extending this technique to a time-resolved coherent anti-Stokes Raman (CARS) spectroscopy to probe the population dephasing lifetime of the system and energy relaxation time. This project will significantly advance the field of ultrafast, nano, materials and thermal science and will extend European knowledge in two different directions: advancing the current metrology tools by means of a fully developed time-resolved CARS setup at University of Basel, and studying energy flow dynamics in novel materials that will impact both fundamental understanding and technological applications.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) H2020-MSCA-IF-2019

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Coordinatore

UNIVERSITAT BASEL
Contributo netto dell'UE
€ 203 149,44
Indirizzo
PETERSPLATZ 1
4051 Basel
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Nordwestschweiz Basel-Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 203 149,44