Projekt

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Frustration and topology: new frontiers for cold atomic gases in and out of equilibrium

Titel Englisch Frustration and topology: new frontiers for cold atomic gases in and out of equilibrium
Gesuchsteller/in Huber Sebastian
Nummer 166157
Förderungsinstrument SNF-Förderungsprofessuren
Forschungseinrichtung Institut für Theoretische Physik ETH Zürich
Hochschule ETH Zürich - ETHZ
Hauptdisziplin Theoretische Physik
Beginn/Ende 01.11.2016 - 31.10.2018
Bewilligter Betrag 708'974.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Theoretische Physik
Maschineningenieurwesen
Physik der kondensierten Materie

Keywords (14)

Non-linear optics; Geometric frustration; Disorder; Topology; Cold atoms; Linear response; Non equilibrium; Quantum Hall effect; Condensed matter theory; Acoustic metamaterials; Dipolar molecules; Topomechanics; Waveguides; Thermal diodes

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Im vorliegende Projekt versuchen wir Konzepte aus der modernen Festkörperphysik auf das Design neuer mechanischer Metamaterialien anzuwenden.
Lay summary

Die theoretische Festkörperphysik befasst sich mehrheitlich mit der quantenmechanischen Beschreibung elektronischer Phänomene in der kondensierten Materie. Dies umfasst das Modellieren von Phänomenen wie der elektrischen Leitfähigkeit, Magnetismus oder Supraleitung. In den letzten Jahren hat das Konzept des "topologischen Isolators" viel Aufmerksamkeit erhalten. Ein topologischer Isolator ist ein ganz spezielles Material: Das innere eines topologischen Isolators ist, wie es der Name vermuten lässt, sein elektrischer Isolator bei dem keine Ströme fliessen können. Die Oberfläche ist aber garantiert ein Leiter. Und nicht nur ein gewöhnlicher elektrischer Leiter sondern ein perfekter Leiter mit weiteren interessanten, technologisch relevanten Eigenschaften.

Wir versuchen nun diese Ideen auf das Design von mechanischen Metamaterialien zu übersetzten. Mechanische Metamaterialien verdanken ihre mechanischen Eigenschaften nicht ihrer mikroskopischen Komposition, sondern einer cleveren Strukturierung ihres Aufbaus. Bei dieser Strukturierung kann man nun versuchen die Phänomenologie der topologischen Isolatoren zu verwenden um Funktionen wie perfekte akustische Wellenleiter, Wärmedioden oder Vibrationsisolatoren zu erhalten. 

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 21.03.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Designing perturbative metamaterials from discrete models
Matlack Kathryn H., Serra-Garcia Marc, Palermo Antonio, Huber Sebastian D., Daraio Chiara (2018), Designing perturbative metamaterials from discrete models, in Nature Materials, aop.
Observation of a phononic quadrupole topological insulator
Serra-Garcia Marc, Peri Valerio, Süsstrunk Roman, Bilal Osama R., Larsen Tom, Villanueva Luis Guillermo, Huber Sebastian D. (2018), Observation of a phononic quadrupole topological insulator, in Nature, aop.
Atomically thin semiconductors as nonlinear mirrors
Zeytinoǧlu Sina, Roth Charlaine, Huber Sebastian, İmamoğlu Atac (2017), Atomically thin semiconductors as nonlinear mirrors, in Physical Review A, 96(3), 031801-031801.
Intrinsically Polar Elastic Metamaterials
Bilal Osama R., Süsstrunk Roman, Daraio Chiara, Huber Sebastian D. (2017), Intrinsically Polar Elastic Metamaterials, in Advanced Materials, 29(26), 1700540-1700540.
Engineering Matter Interactions Using Squeezed Vacuum
Zeytinoğlu Sina, İmamoğlu Ataç, Huber Sebastian (2017), Engineering Matter Interactions Using Squeezed Vacuum, in Physical Review X, 7(2), 021041-021041.
Learning phase transitions by confusion
van Nieuwenburg Evert P. L., Liu Ye-Hua, Huber Sebastian D. (2017), Learning phase transitions by confusion, in Nature Physics, 13(5), 435-439.
Switchable topological phonon channels
Süsstrunk Roman, Zimmermann Philipp, Huber Sebastian D (2017), Switchable topological phonon channels, in New Journal of Physics, 19(1), 015013-015013.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Chiara Daraio, ETH Zürich Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Ron Lifshitz Israel (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Prof. Hans-Peter Büchler, University of Stuttgart Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Prof. Gil Refael, Californian Institute of Technology Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- Publikation
Prof. Eugene Demler, Harvard University Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- Publikation
Prof. Immanuel Bloch, Ludwig-Maximilians University Deutschland (Europa)
- Publikation
Prof. Tilman Esslinger, ETH Zürich Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Prof. Gianni Blatter, ETH Zürich Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Dr. Netanel Lindner, Technion Israel (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Meta17 Vortrag im Rahmen einer Tagung Wave guiding with a phononic quantized quadrupole insulator 27.07.2017 Incheon, Korea, Republik (Südkorea) Huber Sebastian;
Gordon Research Conference: Topological and Correlated Matter Vortrag im Rahmen einer Tagung A phononic quantized quadrupole insulator 09.06.2017 HongKong, Hongkong Huber Sebastian;
Workshop on Quantum Matter: functional, topological and Dirac states Vortrag im Rahmen einer Tagung Learning phases of matter by confusion 09.05.2017 Zürich, Schweiz Huber Sebastian;


Selber organisiert

Titel Datum Ort
Topological Metamaterials and beyond 02.01.2017 Aspen, Vereinigte Staaten von Amerika

Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Demystifying Quantim International 2017
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Demystifying Quantum International 2017

Auszeichnungen

Titel Jahr
Silbermedaille der ETH für das Doktorat 2017

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
138960 Frustration and topology: new frontiers for cold atomic gases in and out of equilibrium 01.11.2012 SNF-Förderungsprofessuren

Abstract

In this proposal I outline two different branches of my research. First, I am interested in the application of topological band theory to the engineering of acoustic metamaterials. We performed experiments in this field and I plan to strengthen this activity and will supplement the experimental efforts with theoretical works deepening the link between electronic topological insulators and mechanical systems. Second, the proposal contains several projects in the field of non-eqiulibrium quantum dynamics. In particular on the investigation of many-body localization in the presence of a bath and on polariton induced superconductivity.
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