ERA-NET_NanoSci-E+ 1. Call_NOIs

We aim to use optical nanofibres for interfacing, manipulating, and controlling nano-particles with light. Such nanofibres will be integrated into novel environments, including ion traps, cold atom traps, and optical tweezers. We will experimentally investigate the coupling of a single or few ions with the evanescent field of an optical nanofibre and explore the possibility to trap ions in the vicinity of the evanescent field. On the theory side, the collective coupling of ions or atoms trapped close to a nanofibre via evanescent fields will be modelled. Furthermore, using higher order optical modes, we aim to tailor the evanescent field and to study the optical binding of complex three dimensional arrays of colloidal particles in the vicinity of the nanofibre as well as their response to transfer of angular momentum. Finally, we will consider the feasibility of trapping neutral atoms in the evanescent field of a guided nanofibre mode exhibiting a complex polarisation pattern.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen Licht in optischen Glasfasern geführt wird. Wird eine optische Standardfaser so gezogen, dass sie nur ein paar hundert Nanometer dick ist - weniger als die Wellenlänge des Lichts -, dann wird Licht zwar immer noch von der Faser geführt. Das Lichtfeld ist aber nicht mehr auf den Bereich innerhalb der Faser beschränkt, sondern es erstreckt sich auch mehrere hundert Nanometer außerhalb der Faser. Dieses Licht kann dann mit Teilchen wie Atome oder Ionen, die nahe der Faser sind, interagieren. Experimentell zielte dieses Projekt darauf ab, einzelne atomare Ionen in die Nähe einer Nanofaser zu bringen. Die Ionen werden mit hochfrequenten elektrischen Feldern gehalten und innerhalb von wenigen zehn Mikrometern an die Nanofaser herangebracht. Dies ist das erste Mal, dass Ionen in der Nähe einer Nanofaser gefangen werden, und die kleinste Abstand, in dem sie jemals zu einem makroskopisch oder mesoskopischen Objekt gefangen werden. Parallel wurde theoretisch untersucht, was passieren würde, wenn mehrere Ionen (oder ähnliche Objekte) entlang der Faser angeordnet werden. Diese Konfiguration ermöglicht es, unterschiedliche Verhaltensweisen zu realisieren. Beispielsweise können die Licht-Ionen-Wechselwirkungen so abgestimmt werden, dass sie entweder sehr viel stärker oder sehr viel schwächer sind, als dies bei einem einzelnen Ion der Fall ist.