Kemajuan telah dibuat dalam kajian gerakan ultrafast weil quasiparticles yang dikawal olehlaser
Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, penyelidikan teoretikal dan eksperimen mengenai keadaan kuantum topologi dan bahan kuantum topologi telah menjadi topik hangat dalam bidang fizik bahan pekat. Sebagai konsep baru klasifikasi perkara, susunan topologi, seperti simetri, adalah konsep asas dalam fizik bahan pekat. Pemahaman yang mendalam mengenai topologi berkaitan dengan masalah asas dalam fizik bahan pekat, seperti struktur elektronik asasFasa kuantum, Peralihan fasa kuantum dan pengujaan banyak elemen yang tidak bergerak dalam fasa kuantum. Dalam bahan -bahan topologi, gandingan antara banyak darjah kebebasan, seperti elektron, fonon dan putaran, memainkan peranan penting dalam memahami dan mengawal sifat bahan. Pengujaan cahaya boleh digunakan untuk membezakan antara interaksi yang berbeza dan memanipulasi keadaan perkara, dan maklumat mengenai sifat fizikal asas bahan, peralihan fasa struktur, dan keadaan kuantum baru kemudiannya dapat diperolehi. Pada masa ini, hubungan antara tingkah laku makroskopik bahan topologi yang didorong oleh medan cahaya dan struktur atom mikroskopik dan sifat elektronik mereka telah menjadi matlamat penyelidikan.
Tingkah laku tindak balas fotoelektrik bahan topologi berkait rapat dengan struktur elektronik mikroskopiknya. Untuk semi-logam topologi, pengujaan pembawa berhampiran persimpangan band sangat sensitif terhadap ciri-ciri fungsi gelombang sistem. Kajian fenomena optik tak linear dalam separuh logam topologi dapat membantu kita untuk lebih memahami sifat-sifat fizikal keadaan teruja sistem, dan diharapkan kesan-kesan ini dapat digunakan dalam pembuatanPeranti optikdan reka bentuk sel solar, menyediakan aplikasi praktikal yang berpotensi pada masa akan datang. Sebagai contoh, dalam semil-logam, menyerap foton cahaya berpolarisasi yang berputar akan menyebabkan putaran berputar, dan untuk memenuhi pemuliharaan momentum sudut, pengujaan elektron pada kedua-dua belah konon akan disebarkan
Kajian teori fenomena optik nonlinear bahan topologi biasanya mengamalkan kaedah menggabungkan pengiraan sifat -sifat keadaan tanah bahan dan analisis simetri. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai beberapa kecacatan: ia tidak mempunyai maklumat dinamik masa nyata pembawa yang teruja dalam ruang momentum dan ruang sebenar, dan ia tidak dapat membuat perbandingan langsung dengan kaedah pengesanan eksperimen yang telah diselesaikan. Gandingan antara elektron-phonon dan phonon foton tidak boleh dipertimbangkan. Dan ini penting untuk peralihan fasa tertentu berlaku. Di samping itu, analisis teoritis ini berdasarkan teori perturbasi tidak dapat menangani proses fizikal di bawah medan cahaya yang kuat. Simulasi dinamik molekul fungsi ketumpatan (TDDFT-MD) yang bergantung kepada masa yang bergantung kepada prinsip pertama dapat menyelesaikan masalah di atas.
Baru-baru ini, di bawah bimbingan penyelidik Meng Sheng, penyelidik pasca doktoral Guan Mengxue dan pelajar kedoktoran Wang en dari kumpulan SF10 Kumpulan Utama Negeri Fizik Permukaan Institut Fizik Akademi Sains Cina/Pusat Penyelidikan Kebangsaan Beijing TDAP perisian simulasi. Ciri-ciri tindak balas pengujaan quastiparticle kepada laser ultrafast dalam jenis kedua Weyl semi-logam WTE2 disiasat.
Telah ditunjukkan bahawa pengujaan selektif pembawa berhampiran titik Weyl ditentukan oleh simetri orbital atom dan peraturan pemilihan peralihan, yang berbeza dari peraturan pemilihan putaran biasa untuk pengujaan kiral, dan laluan pengujaannya dapat dikawal dengan mengubah arah polarisasi cahaya polarisasi polarisasi dan tenaga foton (Rajah 2).
Pengujaan asimetrik pembawa mendorong fotokopur dalam arah yang berbeza dalam ruang sebenar, yang mempengaruhi arah dan simetri slip interlayer sistem. Oleh kerana sifat -sifat topologi WTE2, seperti bilangan titik Weyl dan tahap pemisahan dalam ruang momentum, sangat bergantung kepada simetri sistem (Rajah 3), pengujaan asimetrik pembawa akan membawa tingkah laku yang berbeza dari weyl quastiparticles dalam ruang momentum dan perubahan yang sepadan dalam sifat -sifat topologi sistem. Oleh itu, kajian ini menyediakan gambarajah fasa yang jelas untuk peralihan fasa phototopological (Rajah 4).
Hasilnya menunjukkan bahawa kebanggaan pengujaan pembawa berhampiran Weyl Point harus diberi perhatian, dan sifat orbital atom fungsi gelombang harus dianalisis. Kesan kedua -duanya adalah sama tetapi mekanisme itu jelas berbeza, yang memberikan asas teoretikal untuk menjelaskan keunikan mata Weyl. Di samping itu, kaedah pengiraan yang diterima pakai dalam kajian ini dapat memahami interaksi kompleks dan tingkah laku dinamik pada tahap atom dan elektronik dalam skala masa yang sangat pantas, mendedahkan mekanisme mikrofon mereka, dan dijangka menjadi alat yang berkuasa untuk penyelidikan masa depan mengenai fenomena optik tak linear dalam bahan topologi.
Hasilnya adalah dalam jurnal Nature Communications. Kerja penyelidikan disokong oleh Rancangan Penyelidikan dan Pembangunan Utama Kebangsaan, Yayasan Sains Asli Negara dan Projek Pilot Strategik (Kategori B) Akademi Sains China.
Rajah.1.A. Peraturan pemilihan kiral untuk titik Weyl dengan tanda kiraan positif (χ =+1) di bawah cahaya terpolarisasi; Pengujaan selektif disebabkan oleh simetri orbital atom pada titik weyl b. χ =+1 dalam cahaya terpolarisasi dalam talian
Rajah. 2. Rajah struktur atom A, TD-WTE2; b. Struktur band berhampiran permukaan Fermi; (c) struktur band dan sumbangan relatif orbital atom yang diedarkan di sepanjang garis simetri yang tinggi di rantau Brillouin, anak panah (1) dan (2) mewakili pengujaan berhampiran atau jauh dari titik Weyl, masing -masing; d. Penguatan struktur band di sepanjang arah gamma-x
Rajah.3.AB: Pergerakan interlayer relatif arah polarisasi cahaya polarisasi linear di sepanjang paksi-paksi dan paksi B kristal, dan mod pergerakan yang sepadan digambarkan; C. Perbandingan antara simulasi teoritis dan pemerhatian eksperimen; DE: Evolusi simetri sistem dan kedudukan, bilangan dan tahap pemisahan dua titik Weyl terdekat dalam pesawat KZ = 0
Rajah. 4. Peralihan fasa phototopological di TD-WTE2 untuk tenaga foton cahaya polarisasi linear (?) Ω) dan arah polarisasi (θ) rajah fasa bergantung
Masa Post: Sep-25-2023