Exploring Luttinger Liquid Physics in Carbon Nanotubes with Combined Electrical and Optical Probes

利用电学和光学探针相结合探索碳纳米管中的卢廷格液体物理

基本信息

  • 批准号:
    1808635
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-01 至 2021-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nontechnical abstract:The goal of this project is to understand a new state of electrons known as a Luttinger Liquid where electrons can behave like a liquid, in one-dimensional carbon nanotubes. This research will not only answer basic questions on the nature of unique electron states, but also be of great technological importance. For example, the unique properties of a Luttinger Liquid of electrons in carbon nanotubes can lead to new and robust sub-wavelength circuits and single-directional propagation of signals that are tunable with a simple electric field that cannot be achieved with current technology. In addition, the project offers an excellent opportunity to expose graduate and undergraduate students to a variety of advanced experimental skills and interdisciplinary research. The principle investigator will also reach out to a broader outside community on K-12 education through established collaboration with Cal-Teach program at Berkeley. The project will also broaden participation of underrepresented researchers by engaging female graduate students and underrepresented undergraduate in the research activity.Technical Abstract:One-dimensional Luttinger liquid establishes a new paradigm of strongly correlated electron system qualitatively different from Fermi liquid. The principle investigator will study novel Luttinger liquid phenomena in carbon nanotubes building upon his pioneering work on single-tube spectroscopy and near-field infrared nanoscopy of carbon nanotubes. Specifically, the principle investigator will explore three exciting directions: (1) Parameter-free test of Luttinger liquid phenomena in metallic carbon nanotubes, where combined electrical tunneling and optical nanoscopy allows for independent determination of electron correlation power law index and Luttinger liquid interaction parameter. (2) Exploration of excited state dynamics of tunable nonlinear Luttinger liquid in semiconducting nanotubes. It can unravel unusual plasmon dissipation beyond the Landau damping mechanism in strongly correlated one dimensional electrons. (3) Non-equilibrium Luttinger liquid phenomena in strongly biased metallic and semiconducting nanotubes. It will enable the observation of novel Luttinger liquid behavior far from equilibrium.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术摘要:该项目的目的是了解一种新的电子状态,称为Luttinger液体,在一维碳纳米管中电子可以像液体一样行为。这项研究不仅会回答有关独特电子状态性质的基本问题,而且还具有非常重要的技术重要性。例如,碳纳米管中电子的Luttinger液体的独特性能会导致新的且健壮的亚波长电路和信号的单向传播,这些信号是可以通过当前技术实现的简单电场来调谐的信号。此外,该项目提供了一个绝佳的机会,可以使毕业生和本科生接触各种先进的实验技能和跨学科研究。原则研究者还将通过与伯克利的Cal-Teach计划建立合作,在K-12教育上接触更广泛的外部社区。该项目还将通过吸引女性研究生和代表性不足的本科生参与研究活动来扩大代表性不足的研究人员的参与。技术摘要:一维的Luttinger液体建立了与Fermi液体有质量不同的Electron System的新范式。原则研究者将研究在他在单管光谱和碳纳米管的近场红外纳米镜头上的开创性工作的基础上,碳纳米管中的新型Luttinger液体现象。具体而言,主要研究者将探索三个令人兴奋的方向:(1)金属碳纳米管中Luttinger液体现象的无参数测试,其中组合的电隧穿和光学纳米镜检查可以独立地确定电子相关功率法律指数和Luttinger液体相互作用参数。 (2)在半导体纳米管中探索可调非线性Luttinger液体的激发态动力学。它可以在强相关的一维电子中揭示超出Landau阻尼机制的异常等离子体耗散。 (3)在强大的金属和半导体纳米管中,非平衡Luttinger液体现象。这将使新型Luttinger液体行为的观察能够远离均衡。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响标准,被认为值得通过评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Efficient Fizeau drag from Dirac electrons in monolayer graphene
  • DOI:
    10.1038/s41586-021-03574-4
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Wenyu Zhao;Sihan Zhao;Hongyuan Li;Sheng Wang;Shaoxin Wang;M. Iqbal Bakti Utama;S. Kahn;Yue Jiang;Xiao Xiao-Xiao;SeokJae Yoo;Kenji Watanabe;T. Taniguchi;A. Zettl;Feng Wang
  • 通讯作者:
    Wenyu Zhao;Sihan Zhao;Hongyuan Li;Sheng Wang;Shaoxin Wang;M. Iqbal Bakti Utama;S. Kahn;Yue Jiang;Xiao Xiao-Xiao;SeokJae Yoo;Kenji Watanabe;T. Taniguchi;A. Zettl;Feng Wang
Tunneling Spectroscopy in Carbon Nanotube-Hexagonal Boron Nitride-Carbon Nanotube Heterojunctions
碳纳米管-六方氮化硼-碳纳米管异质结中的隧道光谱
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.0c02585
  • 发表时间:
    2020-09-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Zhao, Sihan;Yoo, SeokJae;Wang, Feng
  • 通讯作者:
    Wang, Feng
Logarithm Diameter Scaling and Carrier Density Independence of One-Dimensional Luttinger Liquid Plasmon
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.8b05031
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Wang, Sheng;Wu, Fanqi;Wang, Feng
  • 通讯作者:
    Wang, Feng
Soliton-Dependent Electronic Transport across Bilayer Graphene Domain Wall
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.0c01911
  • 发表时间:
    2020-08-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Jiang, Lili;Wang, Sheng;Wang, Feng
  • 通讯作者:
    Wang, Feng
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  • 通讯作者:
    Feng Wang

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  • 通讯作者:
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