Előrelépés történt a Weil kvazipartikák ultragyors mozgásának tanulmányozása soránlézer
Az utóbbi években a topológiai kvantumállapotokkal és a topológiai kvantumanyagokkal kapcsolatos elméleti és kísérleti kutatások forró témává váltak a kondenzált anyag fizika területén. Az anyag osztályozásának új koncepciójaként a topológiai rend, mint például a szimmetria, alapvető koncepció a kondenzált anyag fizikájában. A topológia mély megértése a kondenzált anyag fizikájának alapvető problémáival kapcsolatos, például az alapvető elektronikus struktúrakvantumfázisok, kvantumfázisú átmenetek és sok immobilizált elem gerjesztése a kvantumfázisokban. A topológiai anyagokban a sok szabadságfokok, például az elektronok, a fononok és a centrifugálás közötti kapcsolás döntő szerepet játszik az anyagtulajdonságok megértésében és szabályozásában. A könnyű gerjesztés felhasználható a különböző interakciók megkülönböztetésére és az anyag állapotának manipulálására, és az anyag alapvető fizikai tulajdonságaival, a szerkezeti fázisátmenetekkel és az új kvantumállapotokkal kapcsolatos információk megszerzése ezután beszerezhető. Jelenleg a topológiai anyagok makroszkopikus viselkedése, a fénymező és a mikroszkópos atomszerkezet és az elektronikus tulajdonságok közötti kapcsolat kutatási célká vált.
A topológiai anyagok fotoelektromos válasz viselkedése szorosan kapcsolódik annak mikroszkópos elektronikus szerkezetéhez. A topológiai félfémek esetében a hordozó gerjesztése a sáv kereszteződése közelében nagyon érzékeny a rendszer hullámfüggvény-jellemzőire. A nemlineáris optikai jelenségek tanulmányozása a topológiai félfémekben segíthet nekünk a rendszer gerjesztett állapotának fizikai tulajdonságainak jobb megértésében, és várhatóan ezek a hatások felhasználhatók a gyártáshoz.optikai eszközökés a napelemek tervezése, a jövőben potenciális gyakorlati alkalmazásokat biztosítva. Például egy Weyl félfémben, amely a körkörösen polarizált fény fotonját felszívja, a centrifugálást megfordítja, és annak érdekében, hogy megfeleljen a szögmozgás megőrzésének, a Weyl kúp mindkét oldalán az elektron gerjesztés aszimmetrikusan eloszlik a körkörösen polarizált fény propagációjának irányában (1. ábra).
A topológiai anyagok nemlineáris optikai jelenségeinek elméleti vizsgálata általában az anyag alapállapot -tulajdonságainak és a szimmetria elemzésének kombinálásának módszerét alkalmazza. Ennek a módszernek azonban vannak néhány hibája: hiányzik a lendületi és a valós térben lévő gerjesztett hordozók valós idejű dinamikus információi, és nem tud közvetlen összehasonlítást létrehozni az időmegoldott kísérleti detektálási módszerrel. Az elektron-fononok és a foton-fononok közötti kapcsolást nem lehet figyelembe venni. És ez elengedhetetlen bizonyos fázisátmenetek bekövetkezéséhez. Ezenkívül ez a perturbációs elméleten alapuló elméleti elemzés nem képes kezelni az erős fénymező alatti fizikai folyamatokat. Az időfüggő sűrűség funkcionális molekuláris dinamika (TDDFT-MD) szimuláció az első alapelveken alapuló szimuláció megoldhatja a fenti problémákat.
A közelmúltban, Meng Sheng kutató, a posztdoktori kutató, Guan Mengxue és doktori hallgató, Wang En, az SF10 csoport doktori hallgatója, a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézetének Surfation Fizikai Laboratóriumának SF10-es csoportjának, a Koncentrált Matter Fizika Nemzeti Kutatóközpontjának, a Beijing Institute of Beijing Intézetének együttműködésével, a Beijing Institute of the Beijing Intézetével, a Beijing Institute of the Smure-jával együtt. TDAP. Megvizsgáljuk az ultragyors lézerre való kvastipartikum gerjesztésének válasz tulajdonságait a Weyl Semi-fém WTE2 második fajtájában.
Kimutatták, hogy a fuvarozók szelektív gerjesztését a Weyl pont közelében az atomi orbitális szimmetria és az átmeneti szelekciós szabály határozza meg, amely különbözik a királis gerjesztés szokásos centrifugálási szabályától, és gerjesztési útját a lineáris polarizált fény és a foton energia polarizációs irányának megváltoztatásával lehet szabályozni (2. ábra).
A hordozók aszimmetrikus gerjesztése a valós térben különböző irányokba mutató fényáramot indukál, ami befolyásolja a rendszer interlayer csúszásának irányát és szimmetriáját. Mivel a WTE2 topológiai tulajdonságai, mint például a Weyl -pontok száma és az elválasztás mértéke a lendület térben, nagymértékben függnek a rendszer szimmetriájától (3. ábra), a hordozók aszimmetrikus gerjesztése a WEYL quastiparts -ek eltérő viselkedését eredményezi a lendületes térben és a rendszer topológiai tulajdonságainak megfelelő változásait. Így a tanulmány egyértelmű fázisdiagramot nyújt a fototopológiai fázisátmenetekhez (4. ábra).
Az eredmények azt mutatják, hogy a Weyl Point közelében lévő hordozó gerjesztésének királissága figyelmet kell fordítani, és a hullámfunkció atomi pályájának tulajdonságait kell elemezni. A kettő hatása hasonló, de a mechanizmus nyilvánvalóan eltérő, ami elméleti alapot nyújt a Weyl -pontok szingularitásának magyarázatához. Ezenkívül a tanulmányban alkalmazott számítási módszer mélyen megérti a komplex interakciókat és a dinamikus viselkedést atomi és elektronikus szinten egy szupergyors időtartamban, feltárja mikrofizikai mechanizmusaikat, és várhatóan hatékony eszköz lesz a topológiai anyagok nemlineáris optikai jelenségeinek jövőbeli kutatásához.
Az eredmények a Nature Communications folyóiratban találhatók. A kutatási munkát a Nemzeti Kulcskutatási és Fejlesztési Terv, a Nemzeti Természettudományi Alapítvány és a Kínai Tudományos Akadémia stratégiai kísérleti projektje (B kategória) támogatja.
1.A. ábra A királisság kiválasztási szabálya a weyl pontokhoz pozitív királis jel (χ =+1) kör alakú polarizált fényben; Szelektív gerjesztés az atomi orbitális szimmetria miatt a b Weyl pontján. χ =+1 on-line polarizált fényben
FÜGE. 2. A, TD-WTE2 atomszerkezeti diagramja; b. Sávszerkezet a Fermi felülete közelében; (C) a sávszerkezet és a nagy szimmetrikus vonalak mentén elosztott atomi pályák relatív hozzájárulása a Brillouin régióban, az (1) és (2) nyilak a Weyl pontok közelében vagy távoli gerjesztést képviselnek; d. A sávszerkezet erősítése a gamma-X irány mentén
3. ábra: A lineárisan polarizált fény polarizációs irányának relatív rétegének mozgása a kristály A-tengelye és B tengelye mentén, és a megfelelő mozgási módot szemléltetjük; C. Az elméleti szimuláció és a kísérleti megfigyelés összehasonlítása; DE: A rendszer szimmetria alakulása, valamint a két legközelebbi Weyl pont helyzetének, számának és fokának a KZ = 0 síkban való elválasztásának foka és foka.
FÜGE. 4. fototopológiai fázisátmenet a TD-WTE2-ben a lineárisan polarizált fényfoton-energia (?) Ω) és a polarizációs irány (θ) függő fázisdiagramjára
A postai idő: szeptember-25-2023