Ultraschnelle Festkörperphy­sik und Photonik

Wir suchen nach neuen Wegen zur Manipulation moderner Quantenmaterialien mit Hilfe starker, ultrakurzer Lichtpulse, um die auftretenden physikalischen Eigenschaften zu kontrollieren und neue Funktionalitäten von dynamisch angeregter Materie zu finden.

Die Professur für Ultraschnelle Festkörperphysik und Photonik an der TU Dresden hat ein starkes Forschungsinteresse an der ultraschnellen Spektroskopie von stark korrelierten Elektronenmaterialien und neuartigen Quantenmaterialien. Die Gruppe wendet fortschrittliche, nichtlineare optische Methoden an (sowohl mit Laborgeräten als auch mit Großgeräten), nicht nur um die ultraschnelle Dynamik in komplexen Festkörpermaterialien zu untersuchen, sondern auch um sie mit maßgeschneiderten Lichtimpulsen zu kontrollieren.

Ein Forschungsschwerpunkt ist die lichtinduzierte Supraleitfähigkeit in Hochtemperatur-Supraleitern. Wir untersuchen verschiedene Szenarien, wie den Balanceakt zwischen konkurrierenden Phasen, ausgelöst durch ultrakurze Lichtimpulse, oder erforschen Möglichkeiten der dynamischen Stabilisierung in periodisch angeregten Lichtfeldern. Letzteres steht in direktem Zusammenhang mit einem anderen Forschungsschwerpunkt der Gruppe: Vielteilchenquantendynamik in korrelierten Elektronenmaterialien. Wir verwenden moderne Quantenmaterialien, z. B. organische Leiter und Supraleiter als Modellsysteme, um die ultraschnelle Dynamik elektronischer Korrelationen und ihrer Kopplungen an äußere Anregungen zu untersuchen. Unser Ziel ist es, die Dynamik des Systems direkt auf der Zeitskala der effektiven elektronischen Wechselwirkungen zu verfolgen. Um solche Systeme zu kontrollieren, verwenden wir eine modenselektive Anregung, die es uns ermöglicht, die effektiven Wechselwirkungen zu modulieren und Quantennichtgleichgewichtszustände  zu induzieren, z. B. in Festkörper-Mott-Systemen. Andere Systeme von Interesse sind der schwer zugängliche Zustand eines exzitonischen Isolators oder kollektive Anregungen im exzitonischen Magnetismus.

Über die zeitaufgelöste Untersuchung des Anregungsspektrums hinaus haben wir die "Higgs-Spektroskopie" als neue Methode entwickelt, um die kollektive Dynamik supraleitender Kondensate direkt zu untersuchen. Im Besonderen vervollständigt diese Methode unseren Blick auf die getriebene Dynamik in Vielteilchensystemen, die wir nun auf neuartige Quantenmaterialien anwenden können. Sie ermöglicht es uns, die Existenz neuer, kohärenter Grundzustände, wie der oben erwähnten exzitonischen Isolatoren nachzuweisen oder die Natur des korrelierten Magnetismus auf der Grundlage kollektiver Grundzustandsanregungen zu identifizieren.