Progresi është bërë në studimin e lëvizjes ultrafastike të quasipartikujve Weil të kontrolluar ngalazer
Vitet e fundit, hulumtimi teorik dhe eksperimental mbi gjendjet kuantike topologjike dhe materialet kuantike topologjike është bërë një temë e nxehtë në fushën e fizikës së lëndës së kondensuar. Si një koncept i ri i klasifikimit të materies, rendi topologjik, si simetria, është një koncept themelor në fizikën e materies së kondensuar. Një kuptim i thellë i topologjisë është i lidhur me problemet themelore në fizikën e lëndës së kondensuar, siç është struktura themelore elektronike efaza kuantike, tranzicionet e fazës kuantike dhe ngacmimi i shumë elementëve të imobilizuar në fazat kuantike. Në materialet topologjike, bashkimi midis shumë shkallëve të lirisë, siç janë elektronet, fononet dhe rrotullimet, luan një rol vendimtar në të kuptuarit dhe rregullimin e vetive materiale. Ngacmimi i dritës mund të përdoret për të bërë dallimin midis ndërveprimeve të ndryshme dhe për të manipuluar gjendjen e materies, dhe informacionet në lidhje me vetitë themelore fizike të materialit, tranzicionet e fazës strukturore dhe gjendjet e reja kuantike më pas mund të merren. Aktualisht, marrëdhënia midis sjelljes makroskopike të materialeve topologjike të drejtuar nga fusha e dritës dhe strukturës së tyre atomike mikroskopike dhe vetive elektronike është bërë një qëllim kërkimi.
Sjellja e përgjigjes fotelektrike të materialeve topologjike është e lidhur ngushtë me strukturën e saj elektronike mikroskopike. Për gjysmë-metalet topologjike, ngacmimi i bartësit pranë kryqëzimit të bandës është shumë i ndjeshëm ndaj karakteristikave të funksionit të valës së sistemit. Studimi i fenomeneve optike jolineare në gjysmë-metalet topologjike mund të na ndihmojë të kuptojmë më mirë vetitë fizike të gjendjeve të ngacmuara të sistemit, dhe pritet që këto efekte të mund të përdoren në prodhimin epajisje optikedhe hartimi i qelizave diellore, duke siguruar aplikime të mundshme praktike në të ardhmen. Për shembull, në një gjysëm-metal të Weyl, thithja e një fotoni me dritë të polarizuar rrethore do të bëjë që rrotullimi të rrotullohet, dhe për të përmbushur ruajtjen e momentit këndor, ngacmimi i elektroneve në të dy anët e konit Weyl do të shpërndahet asimetrikisht përgjatë drejtimit të propagacionit të dritës rrethore të polarizuar, e cila quhet rregulli i zgjedhjes chiral (Figura 1).
Studimi teorik i fenomeneve optike jolineare të materialeve topologjike zakonisht miraton metodën e ndërthurjes së llogaritjes së vetive të gjendjes tokësore materiale dhe analizës së simetrisë. Sidoqoftë, kjo metodë ka disa defekte: i mungon informacioni dinamik në kohë reale e transportuesve të ngacmuar në hapësirën e momentit dhe hapësirës reale, dhe nuk mund të krijojë një krahasim të drejtpërdrejtë me metodën e zbulimit eksperimental të zgjidhur me kohë. Bashkimi midis fononëve elektronikë dhe fotoneve nuk mund të merret në konsideratë. Dhe kjo është thelbësore që të ndodhin tranzicione të caktuara fazore. Për më tepër, kjo analizë teorike e bazuar në teorinë e shqetësimit nuk mund të merret me proceset fizike nën fushën e fortë të dritës. Simulimi i Densitetit Molekular Funksional të varur nga koha e varur nga koha, bazuar në parimet e para mund të zgjidhë problemet e mësipërme.
Kohët e fundit, nën drejtimin e studiuesit Meng Sheng, studiuesit postdoktoral Guan Mengxue dhe studentit të doktoratës Wang en të grupit SF10 të Laboratorit Shtetëror të Fizikës Sipërfaqësore të Institutit të Fizikës së Akademisë Kineze të Shkencave/Pekinit të Qendrës Kombëtare të Kërkimit për Qendrën e Kërkimit të Pekinit, në bashkëpunim me bashkëpunimin me bashkëpunimin me Profesorin Jiatao të Institutit të Zgjedhur të Namulimit të Zhitur, ata që përdorin Dinamulimin e Shtetit të Zgjedhur, ata që përdorin Dinamulimin e Shtetit të Zgjedhur, softuer TDAP. Karakteristikat e përgjigjes së ngacmimit të quastipartikulave ndaj lazerit ultrafastik në llojin e dytë të Weyl gjysmë-metal WTE2 janë hetuar.
Shtë treguar se ngacmimi selektiv i transportuesve afër pikës së weyl përcaktohet nga simetria orbitale atomike dhe rregulli i zgjedhjes së tranzicionit, i cili është i ndryshëm nga rregulli i zakonshëm i zgjedhjes së rrotullimit për ngacmimin kiral, dhe rruga e tij e ngacmimit mund të kontrollohet duke ndryshuar drejtimin e polarizimit të dritës së polarizuar linearisht dhe energjinë e fotonit (Fig. 2).
Ngacmimi asimetrik i transportuesve shkakton fotokurrents në drejtime të ndryshme në hapësirën reale, e cila ndikon në drejtimin dhe simetrinë e rrëshqitjes interlayer të sistemit. Meqenëse vetitë topologjike të WTE2, siç është numri i pikave të weyl dhe shkalla e ndarjes në hapësirën e momentit, varen shumë nga simetria e sistemit (Figura 3), ngacmimi asimetrik i transportuesve do të sjellë sjellje të ndryshme të Weyl quastipartikujve në hapësirën e momentit dhe ndryshimet përkatëse në pronat topologjike të sistemit. Kështu, studimi siguron një diagram të qartë të fazës për tranzicionet e fazës fototopologjike (Figura 4).
Rezultatet tregojnë se kiraliteti i ngacmimit të bartësit pranë Weyl Point duhet t'i kushtohet vëmendje, dhe vetitë orbitale atomike të funksionit të valës duhet të analizohen. Efektet e të dyve janë të ngjashme, por mekanizmi është padyshim i ndryshëm, i cili siguron një bazë teorike për të shpjeguar singularitetin e pikave të Weyl. Për më tepër, metoda llogaritëse e miratuar në këtë studim mund të kuptojë thellësisht ndërveprimet komplekse dhe sjelljet dinamike në nivelet atomike dhe elektronike në një shkallë kohore super të shpejtë, të zbulojnë mekanizmat e tyre mikrofizikë, dhe pritet të jetë një mjet i fuqishëm për hulumtime të ardhshme mbi fenomenet optike jolineare në materialet topologjike.
Rezultatet janë në revistën Nature Communications. Puna hulumtuese mbështetet nga Plani Kombëtar i Kërkimit dhe Zhvillimit Kombëtar, Fondacioni Kombëtar i Shkencave Natyrore dhe Projekti Strategjik Pilot (Kategoria B) e Akademisë Kineze të Shkencave.
Fig.1.A. Rregulli i zgjedhjes së kiralitetit për pikat e weyl me shenjë pozitive të kiralitetit (χ =+1) nën dritën e polarizuar rrethore; Nxjerrje selektive për shkak të simetrisë orbitale atomike në pikën Weyl të b. χ =+1 në dritën e polarizuar on-line
Fig. 2. Diagrami i strukturës atomike të A, TD-WTE2; b. Struktura e brezit afër sipërfaqes së Fermit; (c) Struktura e bandës dhe kontributet relative të orbitaleve atomike të shpërndara përgjatë linjave të larta simetrike në rajonin e Brillouin, shigjetat (1) dhe (2) paraqesin ngacmim afër ose larg pikave të weyl, përkatësisht; d. Amplifikimi i strukturës së brezit përgjatë drejtimit gama-x
Fig.3.Ab: Lëvizja relative interlayer e drejtimit të polarizimit të dritës së polarizuar në mënyrë lineare përgjatë boshtit A dhe boshtit B të kristalit, dhe ilustrohet mënyra e lëvizjes përkatëse; C. Krahasimi midis simulimit teorik dhe vëzhgimit eksperimental; DE: Evolucioni i simetrisë së sistemit dhe pozicioni, numri dhe shkalla e ndarjes së dy pikave më të afërta të Weyl në aeroplanin KZ = 0
Fig. 4. Tranzicioni i fazës fototopologjike në TD-WTE2 për energjinë e polarizuar lineare të dritës së fotonit (?) Ω) dhe drejtimin e polarizimit (θ) diagramin e fazës së varur
Koha e postimit: Shtator-25-2023