Kateryna Kusyak erhält Preis für beste Masterarbeit

Kateryna Kusyak, Doktorandin in der Forschungsgruppe von James McIver am MPSD, wurde mit dem Jean-Marie Lehn und Klaus von Klitzing-Preis für die beste Masterarbeit in den Nanowissenschaften im Wintersemester 2021/22 ausgezeichnet.

In ihrer Arbeit zeigte Kateryna, wie man die Bandbreite der On-Chip-Terahertz-Spektroskopie um 40% erhöhen kann. Diese Spektroskopietechnik wird eingesetzt, um zu untersuchen, welche Farbe des Lichts von kleinen festen Strukturen absorbiert wird. Diese Informationen liefern wiederum neue Einblicke in das Verhalten der Elektronen in dem untersuchten Material.

"Die Messung dieser Bauelemente ist eine Herausforderung, da herkömmliche Optiken Licht nur bis zu einer bestimmten Größe fokussieren können, die durch physikalische Grundlagen, die so genannte Beugungsgrenze, begrenzt ist", erklärt Kateryna. "Für die Lichtfarbe, an der wir interessiert sind, ist die Größe des Lichtstrahls hundertmal größer als die Größe der Probe. Bei meinem Projekt ging es darum, die Bandbreite der Farben, die wir auf diese Proben werfen können, zu erweitern."

Um eine bestimmte Lichtfarbe zu erzeugen, verwenden die Forscher der McIver-Gruppe einen fotoleitenden Schalter, der mit einer bestimmten Geschwindigkeit von "an" auf "aus" schalten muss. Diese Geschwindigkeit bestimmt, wie groß die Farbpalette des Lichts ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltern schaltet sich ein fotoleitender Schalter jedoch selbst wieder aus, ohne dass er von einem Bediener geschaltet werden muss.

"In meinem Projekt habe ich herausgefunden, dass wir diese Schalter schneller ausschalten können, wenn wir sie auf eine andere Weise herstellen", sagt Kateryna. "Diese schnellere Abschaltzeit führt zu einer größeren Bandbreite, was mehr Lichtfarben bedeutet. Außerdem haben wir das Design der Leiter, die die Schalter kontaktieren, so verändert, dass sie kapazitiv gekoppelt sind, wodurch eine größere Bandbreite erreicht wird. Das Ergebnis meiner Arbeit war eine Verbesserung der Bandbreite um 40 % sowie die Einbeziehung einer eingebauten Referenzierungsmöglichkeit."

Dieser Ansatz ermöglicht es, die Phasen von kleinen Van-der-Waals-Heterostrukturen zu untersuchen. Kateryna fühlt sich durch die Auszeichnung - und die offizielle Anerkennung ihrer Masterarbeit - geehrt: "Die Auszeichnung ist die Kirsche auf dem Sahnehäubchen einer erstaunlichen Lernmöglichkeit in einer großartigen Arbeitsatmosphäre mit einigen der besten Wissenschaftler. Während meines Masterstudiums habe ich in der Gruppe viel gelernt, wofür ich unglaublich dankbar bin."

Kateryna erlangte ihren Bachelor-Abschluss in Nanowissenschaften an der Universität Hamburg 2019. Sie hat nun ihre Promotion in Physik in der McIver-Gruppe als Teil des Center for Non-equilibrium Quantum Phenomena begonnen, einer gemeinsamen Forschungsinitiative des MPSD, dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung, der Columbia University und dem Flatiron Institute in New York. Sie untersucht photoinduzierte Ströme in Van-der-Waals-Materialien im Zusammenhang mit topologischen Zuständen.