Quantenlichtquellen in 2D Materialien für quantentechnologische Anwendungen

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Description

Prof. Dr. Iris Niehues forscht zu Quanteneigenschaften von ultradünnen Materialien („2-D-Materialien“) und deren Wechselwirkung mit Licht auf der Quantenebene. Dazu setzt sie sogenannte optische Nahfeld-Techniken ein, die nur wenige Nanometer große Strukturen sichtbar machen können und damit eine deutlich höhere Auflösung haben als klassische Lichtmikroskope. Die Motivation ihrer Grundlagenforschung liegt auf dem Gebiet der Halbleiterphysik und betrifft die Miniaturisierung elektronischer Bauteile. „Ohne Halbleiterchips ist das alltägliche Leben nicht mehr denkbar. Sie sind in fast jedem technischen Gerät verbaut“, betont die Physikerin. „Der technologische Fortschritt führt zu immer kleineren Bauelementen, sodass es bereits möglich ist, Strukturen auf Chips von wenigen Nanometern herzustellen. Diese Abmessungen entsprechen nur einigen Atomen und machen die Nahfeld-Mikroskopie nötig.“ Um bei etablierten Halbleiter-Materialien Quanteneffekte zu beobachten, sind Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (−273 Grad Celsius) notwendig. Diese Kühlung verbraucht enorme Energiemengen. Daher forscht Iris Niehues zu energiesparenderen Lösungen, die einzelne Lichtteilchen (Photonen) oder sogenannte Exzitonen („Ladungspaar-Quanten“) nutzen. Ähnliche Prozesse spielen auch in der Halbleiteroptik, beispielsweise bei LEDs, eine Rolle – einem weiteren Forschungsgebiet von Iris Niehues.