德国哥廷根-莱布尼茨汉诺威大学LUH教授获ERC巩固资助

在德国哥廷根-莱布尼茨汉诺威大学(LUH),安东尼奥·卡拉·莱西纳教授及其团队取得了令人瞩目的突破性成就:来自PhoenixD卓越集群的研究人员成功获得了一项国际竞争激烈的欧洲研究委员会(ERC)巩固资助。ERC巩固资助主要面向已完成博士学位7至12年、正处于独立研究团队巩固阶段的优秀科学家,旨在支持他们开展具有前瞻性的科研项目。安东尼奥·卡拉·莱西纳教授将在未来五年内获得高达200万欧元的研究经费,用于推进其主导的前沿项目“TEMPORE:基于逆向工程实现时间维度调控的元光子学”。

安东尼奥·卡拉·莱西纳教授现任汉诺威光学技术中心(HOT)“计算光子学”研究组负责人,该中心隶属于PhoenixD卓越集群,同时他也任职于莱布尼茨汉诺威大学机械工程学院。TEMPORE项目致力于攻克纳米光子学领域的一项核心难题:设计并实现能够在皮秒至飞秒超快时间尺度上动态调制的时变与非线性的光学材料。这类材料有望为下一代可编程纳米光子硬件提供关键支撑,实现对光的超快精准调控,从而推动光学计算、信息处理、经典与量子光学技术等诸多领域向更高效、更快速的方向发展。

光学超材料是一种能够突破天然材料光学极限、在纳米尺度自由调控光行为的人工结构。传统超材料的光学特性通常是静态的,即其性质在光照下保持不变。然而,近年来出现了一类新型“时变材料”,例如透明导电氧化物,它们能在外部激励下实现折射率的超快动态调制。TEMPORE项目聚焦于这类材料及其衍生超材料的开发,通过适当的光泵浦激励或精巧的纳米结构设计,使材料的光学特性在超快时间尺度上按需动态变化。基于此,可构建出能够编程控制光偏振、振幅、相位及传播方向等多种属性的动态光学器件。此类器件具备多功能集成与实时重编程能力,从而显著减少因功能变更而需重新制造器件的情况。

卡拉·莱西纳教授形象地比喻:“这就像构建一座‘纳米城市’,所有服务功能都集成在同一区域,并可按需实时调用。”他于今年在顺利完成终身教职评估后,被任命为莱布尼茨汉诺威大学光学设计与多物理场模拟领域的W3讲席教授。

TEMPORE项目的长远愿景是推动光子学系统从静态设计迈向真正的动态可控体系,通过逆向工程设计方法,实现对光在空间与时间维度上的完全掌控。逆向工程(亦称逆向设计)通过发掘非直觉的结构设计方案,已在机械、声学及光子学等多个领域引发变革。然而,现有方法主要在频域开展工作,难以完整描述动态与时变过程。TEMPORE将把时间作为核心设计变量,发展基于架构启发设计原则的第四维逆向设计方法与相应软件工具。

实际上,对多功能、灵活可扩展系统的追求并不局限于纳米光子学领域。城市规划与建筑学长期以来一直在探索如何组织复杂且动态变化的环境,这些学科中的设计原则为应对纳米尺度动态光子系统所面临的类似挑战提供了丰富灵感。为处理这种多维度复杂性,TEMPORE项目融合了多学科前沿知识,涵盖计算电磁学、时域逆向设计、适配现代高性能计算架构的大规模并行时域求解器、动态可调纳米光子学,以及先进的光学材料建模等多方面技术。这种交叉协同对于开发与优化超快动态光子元件至关重要。

ERC资助因其严格的国际同行评审和极低的资助率,被视为欧洲科研界卓越成就的标志。其评审核心标准包括研究课题的前瞻性、创新性以及申请人过往的学术表现。在本年度全球提交的3,121份申请中,仅约11%的申请人成功获得巩固资助。自2019年PhoenixD卓越集群成立以来,已有六位成员荣获ERC资助。目前,莱布尼茨汉诺威大学共有22位ERC资助获得者在此开展科研工作。