Sar progress fl-istudju tal-moviment ultraveloċi ta 'quasiparticles ikkontrollati minnlejżers
Fi snin reċenti, ir-riċerka teoretika u sperimentali fuq stati kwantistiċi topoloġiċi u materjali kwantistiċi topoloġiċi saret suġġett jaħraq fil-qasam tal-fiżika tal-materja kondensata. Bħala kunċett ġdid ta 'klassifikazzjoni tal-materja, l-ordni topoloġika, bħas-simetrija, hija kunċett fundamentali fil-fiżika tal-materja kondensata. Fehim profond tat-topoloġija huwa relatat mal-problemi bażiċi fil-fiżika tal-materja kondensata, bħall-istruttura elettronika bażika ta 'fażijiet kwantistiċi, transizzjonijiet ta 'fażi kwantistika u eċċitazzjoni ta' ħafna elementi immobilizzati fil-fażijiet kwantistiċi. Fil-materjali topoloġiċi, l-akkoppjar bejn ħafna gradi ta 'libertà, bħal elettroni, fononi u spin, għandu rwol deċiżiv fil-fehim u r-regolazzjoni tal-proprjetajiet materjali. Eċitazzjoni ħafifa tista 'tintuża biex tiddistingwi bejn interazzjonijiet differenti u timmanipula l-istat tal-materja, u informazzjoni dwar il-proprjetajiet fiżiċi bażiċi tal-materjal, tranżizzjonijiet ta' fażi strutturali, u stati kwantistiċi ġodda jistgħu mbagħad jinkisbu. Fil-preżent, ir-relazzjoni bejn l-imġieba makroskopika ta 'materjali topoloġiċi mmexxija mill-kamp tad-dawl u l-istruttura atomika mikroskopika tagħhom u l-proprjetajiet elettroniċi saret għan ta' riċerka.
L-imġieba ta 'rispons fotoelettriku ta' materjali topoloġiċi hija relatata mill-qrib mal-istruttura elettronika mikroskopika tagħha. Għal semi-metalli topoloġiċi, l-eċċitazzjoni tat-trasportatur ħdejn l-intersezzjoni tal-medda hija sensittiva ħafna għall-karatteristiċi tal-funzjoni tal-mewġ tas-sistema. L-istudju ta 'fenomeni ottiċi mhux lineari f'semi-metalli topoloġiċi jista' jgħinna nifhmu aħjar il-proprjetajiet fiżiċi ta 'l-istati eċċitati tas-sistema, u huwa mistenni li dawn l-effetti jistgħu jintużaw fil-manifattura ta'Apparat ottikuu d-disinn taċ-ċelloli solari, li jipprovdu applikazzjonijiet prattiċi potenzjali fil-futur. Pereżempju, f'metal semi-weyl, li tassorbi foton ta 'dawl polarizzat ċirkolarment se tikkawża l-ispin flip, u sabiex tissodisfa l-konservazzjoni tal-momentum angolari, l-eċċitazzjoni tal-elettroni fuq iż-żewġ naħat tal-kon tal-weyyl se tkun imqassma b'mod asimmetriku tul id-direzzjoni tal-propagazzjoni tad-dawl polarizzata ċirkolarment, li tissejjaħ ir-Regola tal-Għażla Chira (Figura 1).
L-istudju teoretiku ta 'fenomeni ottiċi mhux lineari ta' materjali topoloġiċi ġeneralment jadotta l-metodu li jikkombina l-kalkolu tal-proprjetajiet tal-istat tal-art materjali u l-analiżi tas-simetrija. Madankollu, dan il-metodu għandu xi difetti: huwa nieqes mill-informazzjoni dinamika f'ħin reali ta 'trasportaturi eċċitati fl-ispazju tal-momentum u fl-ispazju reali, u ma jistax jistabbilixxi paragun dirett mal-metodu ta' skoperta sperimentali solvut fil-ħin. L-akkoppjar bejn l-elettroni-fononi u l-fononi tal-fotoni ma jistax jiġi kkunsidrat. U dan huwa kruċjali li jseħħu ċerti transizzjonijiet ta 'fażi. Barra minn hekk, din l-analiżi teoretika bbażata fuq it-teorija tal-perturbazzjoni ma tistax tittratta l-proċessi fiżiċi taħt il-qasam tad-dawl qawwi. Is-simulazzjoni ta 'dinamika molekulari funzjonali tad-densità li tiddependi mill-ħin (TDDFT-MD) ibbażata fuq l-ewwel prinċipji tista' ssolvi l-problemi ta 'hawn fuq.
Riċentement, taħt il-gwida tar-riċerkatur Meng Sheng, ir-riċerkatur postdoctoral Guan Mengxue u l-istudent tad-dottorat Wang en tal-grupp SF10 tal-Laboratorju Ewlenin tal-Istat tal-Fiżika tal-wiċċ tal-Istitut tal-Fiżika tal-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi / Beijing Ċentru Nazzjonali tar-Riċerka għall-Fiżika tal-Materja Konċentrata, b'kollaborazzjoni mal-Professur Sun Jiattao tat-Teknoloġija Softwer ta 'simulazzjoni TDAP. Il-karatteristiċi ta 'rispons ta' l-eċċitazzjoni tal-quastiparticle għal laser ultraveloċi fit-tieni tip ta 'Weyl semi-metall WTE2 huma investigati.
Intwera li l-eċċitazzjoni selettiva ta 'trasportaturi ħdejn il-punt Weyl hija ddeterminata permezz ta' simetrija orbitali atomika u regola ta 'għażla ta' transizzjoni, li hija differenti mir-regola tas-soltu ta 'għażla ta' spin għall-eċċitazzjoni chiral, u l-passaġġ ta 'eċċitazzjoni tagħha jista' jiġi kkontrollat billi tinbidel id-direzzjoni ta 'polarizzazzjoni ta' dawl polarizzat lineari u enerġija foton (Fig. 2).
L-eċitazzjoni asimmetrika tat-trasportaturi tinduċi fotokurrenti f'direzzjonijiet differenti fl-ispazju reali, li taffettwa d-direzzjoni u s-simetrija tal-pjan tas-sistema interlayer. Peress li l-proprjetajiet topoloġiċi ta 'WTE2, bħan-numru ta' punti weyy u l-grad ta 'separazzjoni fl-ispazju tal-momentum, jiddependu ħafna fuq is-simetrija tas-sistema (Figura 3), l-eċitazzjoni asimmetrika tat-trasportaturi se ġġib imġieba differenti ta' qustiparticles weyl fl-ispazju tal-momentum u bidliet korrispondenti fil-proprjetajiet topoloġiċi tas-sistema. Għalhekk, l-istudju jipprovdi dijagramma ta 'fażi ċara għal transizzjonijiet ta' fażi fototopoloġika (Figura 4).
Ir-riżultati juru li l-kiralità ta 'eċċitazzjoni ta' trasportatur qrib Weyl Point għandha tingħata attenzjoni, u l-proprjetajiet orbitali atomiċi tal-funzjoni tal-mewġ għandhom jiġu analizzati. L-effetti tat-tnejn huma simili iżda l-mekkaniżmu huwa ovvjament differenti, li jipprovdi bażi teoretika biex tispjega s-singularità tal-punti tal-weyl. Barra minn hekk, il-metodu tal-komputazzjoni adottat f'dan l-istudju jista 'jifhem profondament l-interazzjonijiet kumplessi u l-imġieba dinamiċi fil-livelli atomiċi u elettroniċi fi skala ta' ħin super-mgħaġġla, jiżvelaw il-mekkaniżmi mikrofiżiċi tagħhom, u huwa mistenni li jkun għodda qawwija għal riċerka futura dwar fenomeni ottiċi mhux lineari fil-materjali topoloġiċi.
Ir-riżultati jinsabu fil-ġurnal Nature Communications. Ix-xogħol ta 'riċerka huwa appoġġat mill-Pjan Nazzjonali ta' Riċerka u Żvilupp Nazzjonali, il-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza Naturali u l-proġett pilota strateġiku (Kategorija B) tal-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża.
Fig.1.A. Ir-regola tal-għażla tal-kiralità għal punti weyy b'sinjal pożittiv ta 'kiralità (χ = + 1) taħt dawl polarizzat ċirkolarment; Eċitazzjoni selettiva minħabba simetrija orbitali atomika fil-punt weyl ta 'b. χ = + 1 fid-dawl polarizzat onlajn
Fig. 2. Dijagramma tal-istruttura atomika ta 'A, TD-WTE2; b. Struttura tal-medda ħdejn il-wiċċ Fermi; (c) l-istruttura tal-medda u l-kontribuzzjonijiet relattivi ta 'orbitali atomiċi mqassma fuq linji simmetriċi għoljin fir-reġjun ta' Brillouin, il-vleġeġ (1) u (2) jirrappreżentaw eċċitazzjoni qrib jew 'il bogħod mill-punti Weyl, rispettivament; d. Amplifikazzjoni tal-istruttura tal-medda tul id-direzzjoni gamma-x
Fig.3.Ab: il-moviment relattiv bejn is-saffi tad-direzzjoni tal-polarizzazzjoni tad-dawl polarizzata lineari tul l-assi A u l-assi B tal-kristall, u l-mod tal-moviment korrispondenti huwa illustrat; C. Tqabbil bejn simulazzjoni teoretika u osservazzjoni sperimentali; DE: Evoluzzjoni ta 'simetrija tas-sistema u l-pożizzjoni, in-numru u l-grad ta' separazzjoni taż-żewġ punti tal-weyl eqreb fil-pjan Kz = 0
Fig. 4
POST ĦIN: 25-2023 ta 'Settembru