Progreso estis farita en la studo de ultrarapida movo de weil -kvazaŭpartikloj kontrolitaj delaseroj
En la lastaj jaroj, la teoria kaj eksperimenta esplorado pri topologiaj kvantaj statoj kaj topologiaj kvantaj materialoj fariĝis varma temo en la kampo de kondensita materio. Kiel nova koncepto de klasifiko de materio, topologia ordo, kiel simetrio, estas fundamenta koncepto en kondensita materio -fiziko. Profunda kompreno de topologio rilatas al la bazaj problemoj en kondensita materio -fiziko, kiel la baza elektronika strukturo deKvantumaj fazoj, kvantaj fazaj transiroj kaj ekscitiĝo de multaj senmovigitaj elementoj en kvantaj fazoj. En topologiaj materialoj, la kuplado inter multaj gradoj de libereco, kiel elektronoj, fononoj kaj spino, ludas decidan rolon por kompreni kaj reguligi materialajn proprietojn. Malpeza ekscitiĝo povas esti uzata por distingi inter malsamaj interagoj kaj manipuli la staton de materio, kaj informoj pri la bazaj fizikaj proprietoj de la materialo, strukturaj fazaj transiroj kaj novaj kvantaj statoj tiam povas esti akiritaj. Nuntempe, la rilato inter makroskopa konduto de topologiaj materialoj movitaj de malpeza kampo kaj ilia mikroskopa atoma strukturo kaj elektronikaj proprietoj fariĝis esplora celo.
La fotoelektra responda konduto de topologiaj materialoj estas proksime rilata al ĝia mikroskopa elektronika strukturo. Por topologiaj duon-metaloj, la portanta ekscitiĝo proksime al la bando-intersekciĝo estas tre sentema al la ondaj funkciaj trajtoj de la sistemo. La studo de neliniaj optikaj fenomenoj en topologiaj duonmetaloj povas helpi nin pli bone kompreni la fizikajn proprietojn de la ekscititaj statoj de la sistemo, kaj oni atendas, ke ĉi tiuj efikoj uzeblas en la fabrikado deoptikaj aparatojkaj la dezajno de sunaj ĉeloj, provizante eblajn praktikajn aplikojn en la estonteco. Ekzemple, en Weyl-duon-metalo, absorbanta fotono de cirkla polarigita lumo kaŭzos la spinon, kaj por plenumi la konservadon de angula movo, la elektron-ekscitiĝo ambaŭflanke de la Weyl-konuso estos malsimetria distribuita laŭ la direkto de la cirkla rego (figuro de la cirkla elektado (figuro de la cirkla rego (figuro).
La teoria studo de neliniaj optikaj fenomenoj de topologiaj materialoj kutime adoptas la metodon kombini la kalkulon de materialaj teraj proprietoj kaj simetria analizo. Tamen, ĉi tiu metodo havas iujn difektojn: mankas al ĝi la realtempaj dinamikaj informoj de ekscititaj portantoj en momenta spaco kaj reala spaco, kaj ĝi ne povas establi rektan komparon kun la tempo-solvita eksperimenta detekta metodo. La kuplado inter elektron-fonoj kaj fotono-fonoj ne povas esti pripensita. Kaj ĉi tio estas kerna por ke iuj fazaj transiroj okazu. Krome, ĉi tiu teoria analizo bazita sur perturba teorio ne povas trakti la fizikajn procezojn sub la forta luma kampo. La simulado de funkcia molekula dinamiko (TDDFT-MD) de la tempo-dependa denseco bazita sur unuaj principoj povas solvi ĉi-suprajn problemojn.
Lastatempe, sub la gvido de esploristo Meng Sheng, postdoctoral esploristo Guan Mengxue kaj doktora studento Wang en de la SF10-grupo de la ŝtata ŝlosila laboratorio de surfaca fiziko de la instituto de fiziko de la ĉina akademio de sciencoj/Pekina Nacia Esplora Centro por koncentriĝi, por kunlaboro kun la memdelumo de la iniciato de la iniciato, por kunlabori kun profesoro de la iniciato de la iniciato de la scienco de la iniciato, por kunlabori kun profesoro de la sciencoj. Tdap. La respondaj trajtoj de quastiparticle-ekscitiĝo al ultrarapida lasero en la dua speco de Weyl-duon-metala WTE2 estas esploritaj.
Montriĝis, ke la selektema ekscitiĝo de portantoj proksime al la Weyl -punkto estas determinita per atoma orbita simetrio kaj transira selektado, kiu diferencas de la kutima spina elekta regulo por chiral -ekscitiĝo, kaj ĝia ekscita vojo povas esti kontrolita per ŝanĝo de la polariza direkto de lineare polarigita lumo kaj fotona energio (Fig. 2).
La nesimetria ekscitiĝo de portantoj induktas fotokurentojn en malsamaj direktoj en reala spaco, kio efikas sur la direkton kaj simetrion de la interplekta glito de la sistemo. Ĉar la topologiaj ecoj de WTE2, kiel la nombro de Weyl -punktoj kaj la grado de disiĝo en la momenta spaco, tre dependas de la simetrio de la sistemo (Figuro 3), la nesimetria ekscitiĝo de portantoj provokos malsamajn kondutojn de Weyl quastipartikuloj en la momenta spaco kaj korespondantaj ŝanĝoj en la topologiaj proprietoj de la sistemo de la sistemo. Tiel, la studo provizas klaran fazan diagramon por fototopologiaj fazaj transiroj (Figuro 4).
La rezultoj montras, ke la chiraleco de portanta ekscitiĝo proksime de Weyl -punkto devas esti atentita, kaj la atomaj orbitalaj ecoj de ondo -funkcio devas esti analizitaj. La efikoj de la du estas similaj, sed la mekanismo estas evidente malsama, kio donas teorian bazon por klarigi la singularon de Weyl -punktoj. Krome, la komputila metodo adoptita en ĉi tiu studo povas profunde kompreni la kompleksajn interagojn kaj dinamikajn kondutojn ĉe la atomaj kaj elektronikaj niveloj en super-rapida tempa skalo, malkaŝi iliajn mikrofizikajn mekanismojn, kaj estas atendita esti potenca ilo por estonta esplorado pri ne-liniaj optikaj fenomenoj en topologiaj materialoj.
La rezultoj estas en la revuo Nature Communications. La esplora laboro estas subtenata de la Nacia Ŝlosila Esploro kaj Disvolva Plano, la Nacia Natura Scienca Fundamento kaj la Strategia Pilota Projekto (Kategorio B) de la Ĉina Akademio de Sciencoj.
Fig.1.A. La regulo pri selektado de chiraleco por Weyl -punktoj kun pozitiva kiraleca signo (χ =+1) sub cirkla polarigita lumo; Selektema ekscitiĝo pro atoma orbita simetrio ĉe la Weyl -punkto de B. χ =+1 en interreta polarigita lumo
Fig. 2. Atoma strukturo-diagramo de A, TD-WTE2; b. Bandstrukturo proksime al la Fermi -surfaco; (c) banda strukturo kaj relativaj kontribuoj de atomaj orbitaloj distribuitaj laŭ altaj simetriaj linioj en la regiono Brillouin, sagoj (1) kaj (2) reprezentas ekscitiĝon proksime aŭ malproksime de Weyl -punktoj, respektive; d. Amplifado de banda strukturo laŭ la gamma-x direkto
Fig.3.AB: La relativa interplekta movado de lineare polarigita malpeza polariza direkto laŭ la A-akso kaj B-akso de la kristalo, kaj la responda movada reĝimo estas ilustrita; C. Komparo inter teoria simulado kaj eksperimenta observado; DE: Simetria evoluo de la sistemo kaj la pozicio, nombro kaj grado de apartigo de la du plej proksimaj Weyl -punktoj en la ebeno KZ = 0
Fig. 4. Fototopologia fazo-transiro en TD-WTE2 por lineare polarigita malpeza fotona energio (?) Ω) kaj polariza direkto (θ) dependa fazo-diagramo
Afiŝotempo: Sep-25-2023