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1.
7 p, 3.3 MB Ultrafast Tunable Terahertz-to-Visible Light Conversion through Thermal Radiation from Graphene Metamaterials / Ilyakov, Igor (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ponomaryov, Alexey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Saleta Reig, David (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Murphy, Conor (University of Exeter) ; Mehew, Jake Dudley (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; de Oliveira, Thales V. A. G (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Prajapati, Gulloo Lal (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Arshad, Atiqa (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Deinert, Jan-Christoph (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Craciun, Monica Felicia (University of Exeter) ; Russo, Saverio (University of Exeter) ; Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Several technologies, including photodetection, imaging, and data communication, could greatly benefit from the availability of fast and controllable conversion of terahertz (THz) light to visible light. [...]
2023 - 10.1021/acs.nanolett.3c00507
Nano letters, Vol. 23, Issue 9 (May 2023) , p. 3872-3878  
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2.
6 p, 1.0 MB Terahertz signatures of ultrafast Dirac fermion relaxation at the surface of topological insulators / Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Deinert, Jan-Christoph (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ilyakov, Igor (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Awari, Nilesh (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Chen, Min (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ponomaryov, Alexey N. (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Bawatna, Mohammed (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; de Oliveira, T.V.A.G. (Technische Universität Dresden) ; Eng, Lukas (Technische Universität Dresden) ; Kuznetsov, Kirill (Lomonosov Moscow State University) ; Safronenkov, D.A. (Lomonosov Moscow State University) ; Kitaeva, Galiya (Lomonosov Moscow State University) ; Kuznetsov, P.I. (Kotelnikov IRE RAS) ; Hafez, Hassan A. (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik) ; Turchinovich, Dmitry (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik) ; Gensch, Michael (Technische Universität Berlin)
Topologically protected surface states present rich physics and promising spintronic, optoelectronic, and photonic applications that require a proper understanding of their ultrafast carrier dynamics. [...]
2021 - 10.1038/s41535-021-00384-9
npj Quantum Materials, Vol. 6 (2021) , art. 84  
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3.
8 p, 803.6 KB Milliwatt terahertz harmonic generation from topological insulator metamaterials / Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Principi, Alessandro (University of Manchester. School of Physics and Astronomy) ; Saleta Reig, David (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Block, Alexander (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Varghese, Sebin (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Schreyeck, Steffen (Universität Würzburg. Physikalisches Institut) ; Brunner, Karl (Universität Würzburg. Physikalisches Institut) ; Karczewski, Grzegorz (Universität Würzburg. Physikalisches Institut) ; Ilyakov, Igor (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ponomaryov, Oleksiy (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; de Oliveira, Thales V. A. G. (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Chen, Min (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Deinert, Jan-Christoph (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Gómez Carbonell, Carmen (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Valenzuela, Sergio O. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Molenkamp, Laurens W. (Universität Würzburg. Physikalisches Institut) ; Kiessling, Tobias (Universität Würzburg. Physikalisches Institut) ; Astakhov, Georgy V. (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)
Achieving efficient, high-power harmonic generation in the terahertz spectral domain has technological applications, for example, in sixth generation (6G) communication networks. Massless Dirac fermions possess extremely large terahertz nonlinear susceptibilities and harmonic conversion efficiencies. [...]
2022 - 10.1038/s41377-022-01008-y
Light, Science & Applications, Vol. 11 (2022)  
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4.
10 p, 1.0 MB Electrical tunability of terahertz nonlinearity in graphene / Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Hafez, Hassan A. (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik) ; Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Deinert, Jan-Christoph (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ilyakov, Igor (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Awari, Nilesh (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Alcaraz Iranzo, David (Institut de Ciències Fotòniques) ; Soundarapandian, Karuppasamy (Institut de Ciències Fotòniques) ; Saleta Reig, David (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Germanskiy, Semyon (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Chen, Min (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Bawatna, Mohammed (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Green, Bertram (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Koppens, Frank. (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) ; Mittendorff, Martin (Universität Duisburg-Essen. Fakultät für Physik) ; Bonn, Mischa (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) ; Gensch, Michael (Technische Universität Berlin. Institut für Optik und Atomare Physik) ; Turchinovich, Dmitry (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik)
Graphene is conceivably the most nonlinear optoelectronic material we know. Its nonlinear optical coefficients in the terahertz frequency range surpass those of other materials by many orders of magnitude. [...]
2021 - 10.1126/SCIADV.ABF9809
Science advances, Vol. 7, issue 15 (April 2021) , art. eabf9809  
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5.
10 p, 3.9 MB Grating-Graphene Metamaterial as a Platform for Terahertz Nonlinear Photonics / Deinert, Jan-Christoph (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Alcaraz Iranzo, David (Institut de Ciències Fotòniques) ; Pérez Rodríguez, Raúl (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Jia, Xiaoyu (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) ; Hafez, Hassan A. (Universität Bielefeld) ; Ilyakov, Igor (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Awari, Nilesh (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Chen, Min (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Bawatna, Mohammed (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Ponomaryov, Alexey N. (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Germanskiy, Semyon (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Bonn, Mischa (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) ; Koppens, Frank (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) ; Turchinovich, Dmitry (Universität Bielefeld) ; Gensch, Michael (Technische Universität Berlin) ; Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Nonlinear optics is an increasingly important field for scientific and technological applications, owing to its relevance and potential for optical and optoelectronic technologies. Currently, there is an active search for suitable nonlinear material systems with efficient conversion and a small material footprint. [...]
2021 - 10.1021/acsnano.0c08106
ACS nano, Vol. 15, Issue 26 (January 2021) , p. 1145-1154  
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6.
25 p, 3.7 MB Terahertz nonlinear optics of graphene : from saturable absorption to high-harmonics generation / Hafez, Hassan A. (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik) ; Kovalev, Sergey (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) ; Tielrooij, Klaas-Jan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) ; Bonn, Mischa (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) ; Gensch, Michael (Technische Universität Berlin. Institut für Optik und Atomare Physik) ; Turchinovich, Dmitry (Universität Bielefeld. Fakultät für Physik)
Graphene has long been predicted to show exceptional nonlinear optical properties, especially in the technologically important terahertz (THz) frequency range. Recent experiments have shown that this atomically thin material indeed exhibits possibly the largest nonlinear coefficients of any material known to date, paving the way for practical graphene-based applications in ultrafast (opto-)electronics operating at THz rates. [...]
2020 - 10.1002/adom.201900771
Advanced optical materials, Vol. 8, issue 3 (Feb. 2020) , art. 1900771  
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