14.05.2025 Neue Publikation in Nature Physics: "Observation of Floquet states in graphene"

Die Floquet-Technik funktioniert. So wie das Kapitza-Pendel durch zeitabhängiges Schütteln neue Gleichgewichte findet (siehe YouTube-Videos!), können dies auch Quantenmaterialien.

In den letzten Jahren gab es faszinierende theoretische Vorhersagen darüber, wie zeitperiodische Lichtfelder genutzt werden können, um die elektronische Bandstruktur und sogar die topologische Phase von Quantenmaterialien kohärent zu steuern. Alles begann mit einer bahnbrechenden Arbeit von Oka und Aoki vor 16 Jahren [Phys. Rev. B 79, 081406 (2009)]: Sie schlugen vor, dass die Zeitumkehrsymmetrie in Graphen durch Bestrahlung mit zirkular polarisiertem Licht kohärent gebrochen werden kann. Dies würde das Haldane-Modell realisieren – eines der paradigmatischsten Topologiemodelle in der Festkörperphysik. Bisher konnte jedoch kein Experiment die Existenz solcher Floquet-Effekte in Graphen eindeutig beweisen.

In unserer neuen Veröffentlichung nutzen wir Femtosekunden-Impulsmikroskopie, um Floquet-Zustände in Graphen experimentell zu untersuchen. Insbesondere messen wir die Quantenpfadinterferenz von Floquet-Zuständen und Volkov-Zuständen und demonstrieren so die Machbarkeit von Floquet-Engineering in Graphen.

Wir danken den Hauptakteuren dieser Forschung: Marco Merboldt und David Schmitt. Darüber hinaus gilt unser großer Dank den Teams um Michael Schüler (PSI, Schweiz), Klaus Pierz (PTB Braunschweig), Michael Sentef (Uni Bremen) und Stefan Mathias (Uni Göttingen).

Publikation:

Merboldt, M., Schüler, M., Schmitt, D. et al. Observation of Floquet states in graphene. Nat. Phys. (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02889-7