Laboratory for material femtophysics
Egzotične elektronska stanja trenutno su vruća tema u znanosti o materijalima i fizici čvrstog stanja: supravodljivost, nanomagnetizam, multiferoici, valovi gustoće i različita uređenja naboja. Razumijevanje međudjelovanja između naboja, rešetke, spina i elektronskih orbita bitno je za dizajn materijala željenih svojstava ugađanjem tih međudjelovanja. Ovakve sustave proučavamo tehnikama ultrabrze “pumpa-proba” spektroskopije (P-p), snimajući njihov odgovor na ultrakratku ekscitaciju.
Na primjer, supravodiči (SC) omogućuju proizvodnju najsnažnijih magneta, ultraosjetljivih magnetskih detektora (SQUID), učinkovitog provođenja energije, te transporta bez trenja. Razumijevanje mehanizma stvaranja SC stanja na “visokim temperaturama” može dovesti do sinteze materijala sa SC stanjem i na sobnoj temperaturi i tako omogućiti dizajn električne mreže bez gubitaka, ekonomski pristupačnijim transportom baziranim na magnetskoj levitiraciji, snažnim superračunalima, te mijenjati način na koji se energija proizvodi, prenosi i koristi. P-p spektroskopija ne otkriva samo vremensku dinamiku u takvim snažno koreliranim sustavima, nego također može uzbuditi sustav na način da on privremeno postane supravodljiv na višim temperaturama, trajanja duljine čak i do nekoliko pikosekundi.
Namjeravamo koristiti i terahertz (THz) zračenje koje ima nekoliko prednosti u odnosu na zračenje drugih valnih duljina: mnogi materijali su u THz području transparentni, ono je neionizirajuće (neškodljivi za živa tkiva), a mnogi zanimljivi materijali imaju jedinstveni spektralni otisak u THz području. Mi ćemo karakterizirati iduće generacije materijala i prototipske uređaje za prijenos podataka u ovom području, te razvoj novih senzora za specifične primjene.
Gledajući u naprijed, sposobnost upravljanja orijentacijom jednog magnetskog momenta na vremenskoj skali ispod pikosekunde pomoću ultrabrzih lasera omogućit će tehnološku revoluciju u spintronici- magnetsko snimanje/čitanje- i integriranih multifunkcionalnih uređaja. To također predstavlja ozbiljne izazove za razvoj teorije jer konvencionalne metode ne mogu dobro opisati pojavu ultrabrze demagnetizacije.