Terahertzstrahlen verraten Elektronen-Kristalle. Zwei Marburger Physiker zeigen, dass Licht im Terahertz-Frequenzbereich exotische Materialzust\u00e4nde aufdeckt.
\nTerahertz-Strahlung eignet sich dazu, zweidimensionale Kristalle nachzuweisen, die aus Elektronen bestehen statt aus Atomen. Das zeigen Modellrechnungen der Marburger Physiker Dr. Samuel Brem und Prof. Dr. Ermin Malic. Die Wissenschaftler berichten im Fachblatt „Nano Letters“ \u00fcber ihre Ergebnisse.
\nKristalle m\u00fcssen nicht aus Atomen bestehen; auch Elektronen k\u00f6nnen Kristalle bilden, wenn sie sich in einem regelm\u00e4\u00dfigen Gitter anordnen. Das ist bereits in hauchd\u00fcnnen Halbleitern gelungen, die nur eine Atomlage dick sind.
\n„Es handelt sich um eine exotische Quantenphase der Materie“, legte Malic dar. „Solche Wigner-Kristalle in atomd\u00fcnnen Nanomaterialien sind ein hei\u00dfes Thema in der aktuellen Forschung.“
\nAber wie l\u00e4sst sich \u00fcberhaupt feststellen, ob ein Wigner-Kristall vorliegt oder nicht? Bislang erbrachte die Wissenschaft daf\u00fcr eher indirekte Nachweise. „Ein direkter, zuverl\u00e4ssiger und schl\u00fcssiger experimenteller Beweis f\u00fcr den Wigner-Kristall konnte bisher jedoch nicht erbracht werden“, erkl\u00e4rte Samuel Brem.
\nGenau da setzen die beiden Marburger Physiker mit ihrer Studie an. Sie schlagen vor, Terahertz-Strahlung f\u00fcr den Nachweis zu nutzen. Dabei handelt es sich um Licht, dessen Wellenl\u00e4ngen im Bereich zwischen Infrarot und Mikrowellen liegen.
\nMalic und Brem entwickeln in ihrem Fachaufsatz ein theoretisches Modell, um einerseits die Beschaffenheit und die optischen Eigenschaften des Wigner-Kristalls zu beschreiben; andererseits dient die Theorie dazu, die Form des erhaltenen Terahertz-Spektrums zu analysieren. „Unsere Berechnungen zeigen, dass das Antwortspektrum von einschichtigen Wigner-Kristallen auf eine Terahertz-Bestrahlung als eindeutiger Fingerabdruck verwendet werden kann“, berichteten die Autoren.
\nMalic und Brem sagen das Auftreten einer Reihe von Terahertz-Resonanzen voraus, die verschiedene atomar d\u00fcnne Materialien kennzeichnen. „unsere Ergebnisse lassen sich auf ein beliebiges zweidimensionales System verallgemeinern“, schlussfolgern die Marburger Physiker.
\nMalic leitet die Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Quantendynamik“ an der Philipps-Universit\u00e4t. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die wissenschaftliche Arbeit \u00fcber ihren Sonderforschungsbereich 1083, die Europ\u00e4ische Union (EU) aus ihrer F\u00f6rderlinie „Graphene Flagship“ unterst\u00fctzt.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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