Cavity Cooling of Dielectric Nanoparticles

01.11.2014 - 31.10.2018
Forschungsförderungsprojekt

CAVICOOL zielt auf die Entwicklung neuer optischer Kühltechniken für größen- und formselektierte dielektrische Nanoteilchen im Ultrahochvakuum. Diese Studien legen den Grundstein für zukünftige Quanteninterferenzexperimente bei ultrahohen Massen, im Bereich 107-1010 amu.
 

CAVICOOL baut auf den erfolgreichen Vorarbeiten der Gruppe Quantennanophysik an der Universität Wien auf, wo kürzlich erstmals das Resonatorkühlen an rund 300 nm großen Siliziumteilchen mit einer Masse um 1010 amu im Hochvakuum demonstriert werden konnte [1, 2]. Das Projekt ist komplementär zu anderen internationalen Bemühungen in diesem Gebiet aufgestellt und zielt auf die Umsetzung der nächsten großen Schritte:
 

CAVICOOL wird sich mit laserinduzierten Methoden beschäftigen, die es erlauben sollen größen- und formselektierte Nanoteilchen langsam und isoliert ins Ultrahochvakuum zu transferieren. Insbesondere die laserinduzierte akustische Desorption und laserinduzierter thermomechanischer Stress sollen es ermöglichen, 30-300 nm große Nanoteilchen von Oberflächen abzulösen.
 

CAVICOOL wird erstmals bimodales Kühlen in einer Cavity implementieren. Dies soll die Kühlung von 1010 amu Teilchen ermöglichen – evtl. bis hinunter zu Milikelvin.
 

CAVICOOL wird Mikroresonatoren in reinem Silizium realisieren. Die erwartete Spiegelqualität und Finesse soll es ermöglichen, Strahltaillen bis hinunter zu 5 μm zu erreichen mit Spiegelabständen jenseits von 500 μm. Derart kleine Brennpunkte sind insbesondere für die Manipulation von Teilchen im Durchmesserbereich 30-50 nm wichtig.
 

CAVICOOL wird zur weiteren Bremsung schnelle optische Rückkopplungsmethoden verwenden, um so die Aufenthaltszeiten der Teilchen im kühlenden Resonatorfeld zu verlängern. In dieser Kombination soll es dann möglich sein, Temperaturen im Bereich von Millikelvin auch für Teilchen um 107 amu Masse zu erzielen. All dies sind wichtige Grundvoraussetzungen für zukünftige Experimente zur Nahfeldbeugung und Quanteninterferenz mit Teilchen im Bereich von 107 amu.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) (Nationale Förderung) Förderschiene Einzelprojekt Förderprogramm Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) Fördergeber Forschungsförderungsgesellschaft Reichweite Nationale Förderung Projekttyp Forschungsförderungsprojekt Ausschreibungskennung P27297-N27

Forschungsschwerpunkte

  • Quantum Physics and Quantum Technologies

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Resonator Quantenelektrodynamikcavity quantum electrodynamics

Externe Partner_innen

  • Institut für Experimentalphysik, Universität Wien