Вайль квазипартикларының ультрафаст хәрәкәтен өйрәнүдә алга китеш барлазерлар
Соңгы елларда топологик квант халәтләре һәм топологик квант материаллары буенча теоретик һәм эксперименталь тикшеренүләр конденсацияләнгән физика өлкәсендә кайнар темага әйләнде.Материал классификациясенең яңа төшенчәсе буларак, симметрия кебек топологик тәртип, конденсацияләнгән матдә физикасында төп төшенчә.Топологияне тирәнтен аңлау, төп электрон структурасы кебек, конденсацияләнгән матдә физикасының төп проблемалары белән бәйлеквант этаплары, квант фазасына күчү һәм квант фазаларында күп имобилизацияләнгән элементларның дулкынлануы.Топологик материалларда электрон, телефон һәм спин кебек күп дәрәҗәдәге ирек арасындагы бәйләнеш матди үзлекләрне аңлау һәм көйләүдә хәлиткеч роль уйный.Якты дулкынлану төрле үзара бәйләнешне аеру һәм матдә торышын манипуляцияләү өчен кулланылырга мөмкин, һәм материалның төп физик үзлекләре, структур фаза күчү һәм яңа квант халәтләре турында мәгълүмат алына.Хәзерге вакытта яктылык кыры белән идарә ителгән топологик материалларның макроскопик тәртибе һәм аларның микроскопик атом структурасы һәм электрон үзлекләре арасындагы бәйләнеш тикшеренү максатына әйләнде.
Топологик материалларның фотоэлектрик җавап тәртибе аның микроскопик электрон структурасы белән тыгыз бәйләнгән.Топологик ярым металллар өчен, полоса киселеше янындагы ташучының дулкынлануы системаның дулкын функциясе үзенчәлекләренә бик сизгер.Топологик ярым металлларда сызыксыз оптик күренешләрне өйрәнү системаның дулкынланган халәтләренең физик үзлекләрен яхшырак аңларга булыша ала, һәм бу эффектлар җитештерүдә кулланылыр дип көтелә.оптик җайланмаларһәм киләчәктә потенциаль практик кушымталар белән тәэмин итеп, кояш күзәнәкләренең дизайны.Мәсәлән, Вейл ярым металлында түгәрәк поляризацияләнгән яктылык фотонын үзләштерү әйләнүнең әйләнешенә китерәчәк, һәм почмак моментын саклап калу өчен, Вейл конусының ике ягында электрон дулкынлану асимметрик рәвештә таратылачак. хир сайлау кагыйдәсе дип аталган түгәрәк поляризацияләнгән яктылык таралу юнәлеше (рәсем 1).
Топологик материалларның сызыксыз оптик күренешләрен теоретик өйрәнү, гадәттә, җирнең дәүләт үзлекләрен исәпләү һәм симметрия анализын берләштерү ысулын куллана.Ләкин, бу ысулның кайбер җитешсезлекләре бар: анда момент киңлегендә һәм реаль киңлектә дулкынланган йөртүчеләрнең реаль-динамик мәгълүматлары җитми, һәм ул вакыт белән чишелгән эксперименталь ачыклау ысулы белән турыдан-туры чагыштыра алмый.Электрон-телефоннар һәм фотон-телефоннар арасындагы бәйләнешне исәпкә алып булмый.Бу билгеле бер этапка күчү өчен бик мөһим.Моннан тыш, пертурбация теориясенә нигезләнгән бу теоретик анализ көчле яктылык кыры астындагы физик процесслар белән эш итә алмый.Вакытка бәйле тыгызлык функциональ молекуляр динамика (TDDFT-MD) симуляциясе беренче принципларга нигезләнеп югарыдагы проблемаларны чишә ала.
Күптән түгел, тикшерүче Менг Шэнг җитәкчелегендә, докторант Гуан Менгсу һәм доктор студенты Ван Эн Кытай Фәннәр Академиясе Физика Институты Физика Институтының Дәүләт төп лабораториясенең SF10 төркеменең докторы Ван Эн / Концентрацияләнгән материя өчен Пекин милли тикшеренү үзәге. Физика, Пекин технология институты профессоры Сун Джиатао белән берлектә, TDAP үз-үзен үстергән дулкынланган дәүләт динамикасы симуляция программасын кулландылар.Вейл ярым металл WTe2ның икенче төрендәге ультрафаст лазерга квастипартикул дулкынлануның җавап характеристикалары тикшерелә.
Вейль ноктасы янындагы ташучыларның сайлап дулкынлануы атом орбиталы симметрия һәм күчү сайлау кагыйдәсе белән билгеләнә, бу хираль дулкынлану өчен гадәти спин сайлау кагыйдәсеннән аерылып тора, һәм аның дулкынлану юлы поляризация юнәлешен үзгәртеп контрольдә тотыла ала. сызыклы поляризацияләнгән яктылык һәм фотон энергиясе (FIG. 2).
Операторларның асимметрик дулкынлануы реаль киңлектә фотокурентларны төрле юнәлештә этәрә, бу системаның үзара тайпылу юнәлешенә һәм симметриясенә тәэсир итә.WTe2-нең топологик үзлекләре, мәсәлән, Вейль нокталары саны һәм момент киңлегендә аерылу дәрәҗәсе, система симметриясенә бик бәйле булганлыктан (3 нче рәсем), йөртүчеләрнең асимметрик дулкынлануы Вейлның төрле тәртибен китерәчәк. момент киңлегендә квастипартиклар һәм системаның топологик үзлекләрендә тиешле үзгәрешләр.Шулай итеп, тикшерү фототопологик фаза күчү өчен ачык фаз схемасын бирә (4 нче рәсем).
Нәтиҗә шуны күрсәтә: Вейл ноктасы янындагы ташучы дулкынлану хираллыгына игътибар ителергә тиеш, һәм дулкын функциясенең атом орбиталы үзлекләре анализланырга тиеш.Икесенең эффектлары охшаш, ләкин механизм төрлечә, Вейл нокталарының берлеген аңлату өчен теоретик нигез бирә.Моннан тыш, бу тикшеренүдә кабул ителгән исәпләү ысулы атом һәм электрон дәрәҗәдә катлаулы үзара бәйләнешне һәм динамик тәртипне бик тиз аңлый ала, аларның микрофизик механизмнарын ачып бирә һәм киләчәктә тикшеренүләр өчен көчле корал булыр дип көтелә. топологик материалларда сызыксыз оптик күренешләр.
Нәтиҗәләр Табигать коммуникацияләре журналында.Тикшеренү эшләре Милли төп тикшеренүләр һәм үсеш планы, Милли табигать белеме фонды һәм Кытай Фәннәр академиясенең Стратегик пилот проекты (В категориясе) белән хуплана.
FIG.1.a.Түгәрәк поляризацияләнгән яктылык астында уңай хираллык билгесе (χ = + 1) булган Вейл нокталары өчен хиралитет сайлау кагыйдәсе.Вейль ноктасында атом орбиталы симметриясе аркасында сайлап алу.Онлайн поляризацияләнгән яктылыкта χ = + 1
ИНҖИР.2. A, Td-WTe2 атом структурасы схемасы;б.Ферми өслеге янында тасма структурасы;в) Бриллуин өлкәсендә югары симметрия сызыклары буенча таралган атом орбиталларының тасма структурасы һәм чагыштырмача өлешләре, уклар (1) һәм (2) Вейль нокталары янында яки еракта дулкынлануны күрсәтәләр;г.Гамма-X юнәлеше буенча тасма структурасын көчәйтү
FIG.3.ab: кристаллның А күчәре һәм В күчәре буенча сызыклы поляризацияләнгән яктылык поляризация юнәлешенең чагыштырмача үзара хәрәкәте, һәм тиешле хәрәкәт режимы күрсәтелгән;C. Теоретик симуляция һәм эксперименталь күзәтү арасында чагыштыру;de: Системаның симметрия эволюциясе һәм kz = 0 яссылыгында иң якын ике Вейль ноктасының позициясе, саны һәм аерылу дәрәҗәсе.
ИНҖИР.4. Сызыклы поляризацияләнгән якты фотон энергиясе (?) Ω) һәм поляризация юнәлеше (θ) бәйләнешле фаз схемасы өчен Td-WTe2 фототопологик фазага күчү.
Пост вакыты: 25-2023 сентябрь