Licht und Materie: Photoniker besetzt erste Juniorprofessur des Clusters

Überblick

Dr. Sebastian Klembt vom Lehrstuhl für Technische Physik der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ist neuer Juniorprofessor für Licht-Materie-Wechselwirkung und Topologische Photonik (Light-Matter Interaction and Topological Photonics). Zugleich leitet der Physiker die erste Nachwuchsforschungsgruppe des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien.
 
Prof. Klembt erforscht die Kopplung von Licht und Materie in 2D-Materialien sowie in elektronischen und photonischen Halbleiternanostrukturen. Damit wird der Wissenschaftler im Forschungsgebiet „Topologische Photonik“ des Exzellenzclusters eine tragende Rolle spielen. Denn während digitale Informationen bisher durch träge fließende Elektronen in Halbleitern übertragen werden, widmet sich ein aktueller Forschungsansatz der Möglichkeit, Photonen – also Licht – dafür zu nutzen.  In diesem speziellen Fall müssen Photonen und Elektronen allerdings gekoppelt werden. Dies verspricht eine Reihe neuer und aufregender Funktionalitäten.
 
Bereits 2018 war Dr. Sebastian Klembt federführend an einer aufsehenerregenden Publikation zur Licht-Materie-Kopplung in der renommierten  Fachzeitschrift Nature beteiligt. Dabei wurde erstmals ein „topologischer Isolator aus Licht und Materie“ – ein neuartiges Quantenmaterial – vorgestellt, an dessen Kanten sich Teilchen fortbewegen, in denen Licht und Materie (Photonen und Elektronen) eng miteinander verknüpft sind. Besonderheit: Mittels Magnetfeld lässt sich die Transportrichtung dieser Teilchen kontrollieren, was bei reinen Lichtteilchen nicht so einfach möglich ist. Eine Neuerung mit doppeltem Potenzial: Sie könnte sowohl für schaltbare elektronische Systeme als auch für Laser-Anwendungen geeignet sein.
 
Klembt nutzt diesen neuartigen topologischen Isolator seitdem für seine Forschungen – auch im Rahmen von ct.qmat: „Seit dem ersten topologischer Isolator aus Licht und Materie haben wir die symbiotische Verbindung von Licht und Materie auf viele andere physikalische Systeme übertragen. Ich bin mir sicher, dass wir in den nächsten Jahren einzigartige Eigenschaften und neue Quantenphänomene entdecken werden“, prognostiziert der Forscher, der mit seinem Team zurzeit an technologischen Implementierungen von halbleiterbasierten topologischen Lasern und optischen Sensoren arbeitet.