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Nonequilibrium Terahertz Dynamics of Interacting Quantum Spins: from Novel Driven States towards Coherent Controls

Projektbeschreibung

Phänomene außerhalb des Gleichgewichts in Vielteilchen-Quantensystemen

Die Erforschung der Dynamik magnetischer Freiheitsgrade außerhalb des Gleichgewichts hat in den letzten zwei Jahrzehnten erstaunliche Fortschritte gemacht. Eine wichtige Herausforderung ist die Charakterisierung der Komplexität der Quantendynamik in Vielteilchensystemen außerhalb des Gleichgewichts. Das EU-finanzierte Projekt DynaQuanta zielt auf die Untersuchung der Nichtgleichgewichtsdynamik in einer Reihe sorgfältig ausgewählter Quantenspinsysteme unter Verwendung eines neuartigen und leistungsstarken experimentellen Verfahrens ab – die zeitaufgelöste Terahertz-Spektroskopie unter extremen Bedingungen. Der Schwerpunkt soll dabei auf neuartigen Quantenphänomenen liegen, die in Gleichgewichtszuständen schwer zu beobachten sind, zum Beispiel komplexe gebundene Vielteilchenzustände; die Eigenschaften exotischer Quantenzustände wie Quantenspinflüssigkeiten und quantenkritische Phasen sowie die Steuerung der nicht linearen Reaktion außerhalb des Gleichgewichts von Quantenspinzuständen.

Ziel

The study of non-equilibrium dynamics of magnetic degrees of freedom has shown remarkable progress over the past two decades. This is in particular true concerning the understanding of ultrafast magnetization dynamics in classical magnets. In contrast, the field of non-equilibrium spin dynamics of many-body quantum magnetic systems is still in its infancy. Despite a number of ground-breaking recent theoretical proposals, experimental studies in this direction are truly scarce and this research field is a largely unexplored territory.
Here I propose to study non-equilibrium dynamics in a number of well-selected quantum spin systems, utilizing a novel and powerful experimental technique time-resolved terahertz spectroscopy under extreme conditions. By carrying out the here proposed program of non-equilibrium and nonlinear studies on low-dimensional and/or frustrated quantum magnets, I aim to explore and reveal novel physics and the governing fundamental principles for the non-equilibrium quantum spin dynamics. Firstly, I aim to realize novel quantum phenomena and quantum effects, which are difficult to be detected in the equilibrium state, such as complex many-body bound states. Secondly, I will explore novel characteristics for exotic quantum states like quantum spin liquids and quantum critical phases in the nonlinear response regime, by driving the quantum disordered states far from equilibrium. Thirdly, I aim to tune and control the non-equilibrium and nonlinear response of the quantum spin states either by the terahertz electromagnetic fields directly or via coupling to other degrees of freedom, such as phonons. Gaining momentum from the on-going intensive theoretical studies and based on my previous work in the field of quantum spin systems, I anticipate a productive, impactful, and successful research project exploring the new physics offered by non-equilibrium quantum spin systems.

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: Das European Science Vocabulary.

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Schlüsselbegriffe

Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).

Programm/Programme

Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.

Thema/Themen

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.

Finanzierungsplan

Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.

ERC-STG - Starting Grant

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

TECHNISCHE UNIVERSITAT DORTMUND
Netto-EU-Beitrag

Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.

€ 1 840 898,00
Adresse
AUGUST SCHMIDT STRASSE 4
44227 Dortmund
Deutschland

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Region
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Dortmund, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten

Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.

€ 1 840 898,75

Begünstigte (1)

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