Einzelelektron-Optomechanik der Kohlenstoff-Nanoröhren-Querschwingung

• Antragsteller: Dr. Andreas Klaus Hüttel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438640202

Kohlenstoff-Nanoröhren sind sowohl prototypische Einzelelektronensysteme als auch exzellente nano-elektromechanische Resonatoren, und die Forschung zur Wechselwirkung von Ladungstransport und Bewegung hat bereits vielfältige Erkenntnisse ermöglicht. Wir haben kürzlich als erste Arbeitsgruppe weltweit optomechanische Kopplung einer freihängenden Nanoröhre und eines supraleitenden koplanaren Mikrowellenresonators nachgewiesen [arXiv:1904.12188]; die Kopplung wird durch Coulomb-Blockade wesentlich verstärkt. Das beantragte Projekt baut auf diese Ergebnisse auf - so daß aus Kohlenstoff-Nanoröhren ein einzigartiges System wird, in dem Einzelektronentunneln, diskrete, wohldefinierte elektronische Quantenzustände und Mikrowellen-Optomechanik miteinander wechselwirken. Die Kombination aus Quantenpunkt und Mikrowellenresonator wird dabei zu einem mächtigen Werkzeug mit viel Potential für zukünftige Entwicklungen. Zwei Ziele sollen verfolgt werden: Einerseits die Charakterisierung von Energietransfer und Kopplung an die Vibration bei Stromfluß, mit dem optomechanischen System als Sensor, andererseits die quantenmechanische Manipulation der Nanoröhren-Querschwingung, mit im Quantenpunkt gefangenen Elektronen als Hilfsmittel.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen