Rydbergexzitonen - Auch ohne Nanotechnologie ganz groß rausgekommen

In der Atomphysik bilden Atome in sog. Rydbergzuständen, angeregten Zuständen mit hoher Hauptquantenzahl, ein hochaktuelles Forschungsthema. Diese mesoskopischen Quantenobjekte können eine Ausdehnung im Mikrometerbereich aufweisen und zeigen Wechselwirkungen, die Größenordnungen über denen von Atomen im Grundzustand liegen, wodurch sie zum Beispiel für die Präzisionssensorik hochinteressant sind. In Halbleitern bestimmen Exzitonen, gebundene Paare aus Elektronen und Löchern, die optischen Eigenschaftern eines Materials. Sie verhalten sich dabei analog zu Wasserstoffatomen. Vor Kurzem konnte demonstriert werden, dass auch Exzitonen in hochangeregte Rydbergzustände bis hin zu Hauptquantenzahlen von n = 25 versetzt werden können. Solche Exzitonen haben einen Radius von etwa einem Mikrometer und sind über mehrere Milliarden Einheitszellen des Kristalls ausgedehnt. In diesem Vortrag sollen ihre außergewöhnlichen Eigenschaften, ihr Potential für Nichtlinearitäten auf dem Niveau einzelner Exzitonen und mögliche Anwendungen in der Quantensensorik vorgestellt werden.