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Optoelektronische Bauelemente von Leuchtdioden und Solarzellen bis hin zu Halbleiterlasern und Detektoren sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken und werden in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen, z.B. zur Bekämpfung des Klimawandels oder zur ultraschnellen optoelektronischen Datenverarbeitung. Da die grundlegenden Funktionsprinzipien optoelektronischer Bauelemente gut bekannt sind, erfolgt der benötigte Fortschritt oft nur inkrementell. Daher ist es entscheidend, neue Wege zu finden, um neue Funktionalitäten zu implementieren. Die Quantenelektrodynamik (QED) verspricht radikal neue Wege zur Innovation optoelektronischerBauelemente durch die Nutzung der quantenmechanischen Prinzipien der starken und ultrastarken Licht-Materie- Wechselwirkung in Systemen, die in einen optischen Resonator hoher Qualität eingebettet sind. In diesem Regime koppeln die Photonen so stark an die Materie, dass die Bildung neuer hybridisierter Zustände, sogenannter Polaritonen, verursacht wird. Dies sind neue Quasiteilchen mit teilweise elektronischen und photonischen Eigenschaften. Polaritonen können beispielweise sehr kleine effektive Massen besitzen. Ihr Energiespektrum ist eine Mischung aus Elektronen und Photonen mit nicht kreuzenden Übergängen, bei denen sich die Energieniveaus in einen unteren und einen oberen Polaritonzweig aufspalten. Der Energieunterschied zwischen ihnen wird Polaritonenaufspaltung genannt und ist ein direktes Maß für die Licht-Materie- Kopplung. Wenn man diese Kopplung auf die Spitze treibt, wird die Polaritonenaufspaltung mit der ungestörten elektronischen Übergangsenergie vergleichbar. Somit kann das alleinige Vorhandensein eines Resonators Modifikationen von Grund- und angeregten Zuständen induzieren. Daher kann das Verhalten elektronischer Bauelemente verändert werden, da ihre Funktion durch die Position und Anordnung der Energieniveaus bestimmt wird. Die ultrastarke Kopplung eröffnet daher neue Funktionsprinzipien für die Steuerung elektronischer Prozesse und somit auch eine Quanten-Engineering-Strategie für Bauelemente, die noch in den Kinderschuhen steckt. Das erste Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuen Konzepts eines Annäherungssensors basierend auf der Quantenelektrodynamik. Die Leitfähigkeit des Chips wird durch die Anwesenheit einer leitenden/dielektrischen Oberfläche bis zu einigen hundert Nanometern Abstand beeinflusst. Das Bauelement wird das Erste einer Familie neuartiger opto-elektronischer (polaritonischer) Bauelemente sein. Das zweite Ziel ist fundamentaler Natur und zielt darauf ab, zu verstehen, wie virtuelle Photonen d. h. das alleinige Vorhandensein eines Resonators die Energieniveaus eines Systems und damit seine elektronischen Eigenschaften beeinflussen. Wir werden uns den wissenschaftlichen und technologischen Herausforderung stellen, die relevantesten Prozesse zu identifizieren, zu isolieren und für (opto-)elektronische Bauelemente nutzbar zu machen.