News: (ältere News)

• Structured light modes, featuring phase singularities, complex polarization textures and strongly inhomogeneous intensity profiles, attract currently considerable interest in many areas of modern physics. In particular, structured light is a valuable and rapidly emerging tool that opens up new opportunities for precision measurements, metrology, as well as quantum computations and communications. The workshop is jointly organized by the Technical University of Braunschweig and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB).
  Organizers: Andrey Surzhykov and Peter Lemmens

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• Die B-IGSM, Braunschweig Graduate School of Metrology, wurde neu gestartet (2024-2029). Für 2024 sind bereits neue Vorlesungsreihen und eine Sommerschule geplant. Sprecher sind M. Schilling und S. Kroker.

• Disputation der Promotion von Florian Büscher am 15.8.2023

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• Bachelor-Vortrag von Rinis am 5.4.2023

• Schüler-Infotag am 15.04.2023 mit Matthias Bücker, Peter Lemmens, Dirk Menzel, Ferdinand Plaschke und vielen anderen. Danke an alle Teilnehmer und die Physik-Fachgruppe. 

• Florian Büscher und Kseniia Denisova im Lichtstreulabor

• Discrimination of Chiral and Helical Contributions to Raman Scattering of Liquid Crystals Using Vortex Beams, Physical Review Letter (2022):

  We use vortex photon fields with orbital and spin angular momentum to probe chiral fluctuations within liquid crystals. In the regime of iridescence with a well-defined pitch length of chirality, we find low energy Raman scattering that can be decomposed into helical and chiral components depending on the scattering vector and the topological charge of the incident photon field. Based on the observation of an anomalous dispersion we attribute quasielastic scattering to a transfer of angular momenta to rotonlike quasiparticles. The latter are due to a competition of short-range repulsive and long-range dipolar interactions. Our approach using a transfer of orbital angular momentum opens up an avenue for the advanced characterization of chiral and optically active devices and materials.

• Non-Abelian statistics in light-scattering processes across interacting Haldane chains:

  A joint German-Ukrainian work on topological Raman scattering, highlighted by the Editors of Physical Review B.

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• Forschung:

• Wir interessieren uns für das Wechselspiel von Photonen mit Festkörpern und Nanosystemen. Aktuelle Arbeiten betreffen elektronische Korrelationen, topologische Effekte und Chiralität. Die Metrologie von Quantensystemen ist ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Arbeiten. Preprints finden sich auf ArXiv und hier Nature, 1, 2.

• Our interest is related to the interplay of photons with solids and nanosystems. Recent work highlight electronic correlations, topological effects, and chirality. Metrology of quantum systems is a further important aspect of our work, see preprints on ArXiv and Nature, 1, 2.

Materialwissenschaften und Grundlagen von Quantencomputern. Gibt es da einen Zusammenhang? Quantenverschränkung ist verknüpft mit der Stabilität von Informationen, die auf Symmetrien beruhen. Festkörper haben solche Symmetrien, z.B. sind die Atome im Raum mit einem bestimmten Abstand angeordnet. Wenn Elektronen dann auch noch in der Nähe besonders schwerer Atome sind, werden sie sehr schnell und schaffen damit eine Brücke zur Quantenmechanik von Elementarteilchen. Dieses Gebiet ist schon lange bekannt, siehe z.B. Frank Wilczeks Anyonen, Nobelpreis Physik 2004. Die Materialforschung hat es allerdings in den letzten Jahren geschafft, solche Eigenschaften in besonderen Verbindungen zu verstärken und kontrollieren. In Zusammenarbeit mit Festkörperchemikern und Materialforschung arbeiten wir auf diesem spannenden Gebiet.

• Unser Ansatz: In unserer Arbeitsgruppe werden Festkörper und Nanosysteme mit Licht (Photonen) bestrahlt. Aus der Probe kommen dann neue Photonen mit einer anderen Energie, die Informationen über das Innenleben des Festkörpers mitbringen. Da reicht dann schon ein kleines Magnetfeld oder eine Temperaturänderung und wir haben eine Vorstellung davon, wie Atome miteinander "sprechen". Dies nennt man Raman-Lichtstreuung und basiert auf den Arbeiten von Sir Raman (Indien), Smekal (Österreich) und Landsberg/Mandelstam (Russland) von vor ca. 100 Jahren.

• Phasentest mit anyonischer Statistik, PL, DW, 2020.

• Dazu auch unsere Arbeiten zum Zusammenhang von Topologie und Quasiteilcheneffekten in Weyl-Halbmetallen, mit dem New-Yorker Theoretiker David Schmeltzer und der Gruppe um Claudia Felser (1, 2) und Chandra Shekhar, MPI-CPfS Dresden

• Hongdan, Kseniia, Dirk, Peter, Florian (2020).

• Offene Stelle/Open Position: Optische Eigenschaften von Nano- und topologischen Systemen mit Relevanz für die Metrologie

• Braunschweig und die Exzellenzinitiative

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• Dissertation von Liu Bo, 2019.

Some publications: (older results)
	Phase and Spectroscopy - Photon fields may have phase and energy. Can we use the former in a spectroscopic experiment? Silvia Müllner found a clear yes. Evenmore, it is prossible to distinguish chiral and helical contributions to Raman scattering if a proper model system is choosen. Preprint available on ArXiv. Highlighted by the Editor of PRL,
	Strange Statistics - A well-known topological spin chain material shows topological edge states on the surface of the material. Using an optically induced process we have generated unconventional topological bulk states. This paper was choosen as an PRB Editor's Choice.
	The Beauty of the Butterfly - FeMoO4 exists in two structural modifications, one of them with exceptional catalytic properties. Our combined structural, thermodynamic and spectroscopical study demonstrates that the local coordination of Fe-O dictates its electronic and magnetic properties. This leads to the rare case of crosslike 90° noncollinear AF structure caused by Dzyaloshinskii–Moriya interaction, J. Phys. Chem. (2021).
	High magnetic field Raman experiments show the evolution of bound states from Majorana fermions that are fingerprints of the long sought for spin liquid in RuCl3. Such materials have implicaction for topologically stable systems and quantum computing, Nature Communication, (2020).
	Quantifying enhanced Raman scattering is a challenging and important task. Our recent study shows that light-induced degradation of localized nanoemitters and molecules can be used as a significant tool, Liu Bo, et al., J. Phys. Chem.  (2019).
	Fractionalized modes: The Kiteav model with anisotropic exchange on a honeycomb-like lattice predicts the existence of topological excitations with fractionalized quantum statistics. Such modes have recently been predicted and now observed experimentally in quasi-3D coordinated Iridium oxides, see Nature Communication, (2016).
	Mercury a serious health thread ... can be detected using Ag nanoparticles with a turn-on ultrasensitive fluorescence sensor and a linear regime from 0 to 1 ppb, P. K. Sarkar, et al., ACS Sensors (2016).
	Plexcitons in a periodic structure... periodic arrays of plasmonic Au wires in proximity to a dye show strong coupling to molecular excitons. Such plexcitons can be modelled in some microscopic approach using a Zubarev Green's function method following the work of Manjavacas et al.., Liu Bo, et al., Nanotechnology (2017).
	The Dance of DNA... Although many forms of dynamical behaviour of proteins under allosteric interactions with effectors are predicted, little evidence of dynamics in the interaction has been reported. Here, we demonstrate the ultrafast dynamics of the allosteric interaction of the Gal repressor (GalR) protein dimer with DNA operator sequences using time resolved optics , see S. Choudhury, et al. ChemBioChem (2016)
	In einem bahnbrechenden Experimenten gelang uns kürzlich die spontane Umwandlung von kinetischer Energie in schwarze Materie durch die Kollision eines Imbuss-Schlüssels mit einem Kryostatenfenster bei tiefen Temperaturen und in hohen Magnetfeldern (T = 4 Kelvin und B = 10 Tesla). Ein direkte Zeuge: ".. plötzlich war alles in Nebel gehüllt..". Leider können wir die Reproduzierbarkeit dieser Entdeckung nicht zweifelsfrei bestätigen.