Gwnaed y cynnydd wrth astudio symudiad prenfast o quasiparticles weil a reolir ganlaserau
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r ymchwil ddamcaniaethol ac arbrofol ar wladwriaethau cwantwm topolegol a deunyddiau cwantwm topolegol wedi dod yn bwnc llosg ym maes ffiseg mater cyddwys. Fel cysyniad newydd o ddosbarthu mater, mae trefn topolegol, fel cymesuredd, yn gysyniad sylfaenol mewn ffiseg mater cyddwys. Mae dealltwriaeth ddofn o dopoleg yn gysylltiedig â'r problemau sylfaenol mewn ffiseg mater cyddwys, megis strwythur electronig sylfaenolcyfnodau cwantwm, trawsnewidiadau cyfnod cwantwm a chyffroi llawer o elfennau ansymudol mewn cyfnodau cwantwm. Mewn deunyddiau topolegol, mae'r cyplu rhwng sawl gradd o ryddid, megis electronau, ffonau a sbin, yn chwarae rhan bendant wrth ddeall a rheoleiddio priodweddau materol. Gellir defnyddio cyffro ysgafn i wahaniaethu rhwng gwahanol ryngweithio a thrin cyflwr mater, a gellir cael gwybodaeth am briodweddau ffisegol sylfaenol y deunydd, trawsnewidiadau cyfnod strwythurol, a gwladwriaethau cwantwm newydd. Ar hyn o bryd, mae'r berthynas rhwng ymddygiad macrosgopig deunyddiau topolegol sy'n cael eu gyrru gan gae ysgafn a'u strwythur atomig microsgopig a'u priodweddau electronig wedi dod yn nod ymchwil.
Mae cysylltiad agos rhwng ymddygiad ymateb ffotwlectrig deunyddiau topolegol â'i strwythur electronig microsgopig. Ar gyfer lled-fetelau topolegol, mae'r cyffro cludwr ger croestoriad y band yn sensitif iawn i nodweddion swyddogaeth tonnau'r system. Gall astudio ffenomenau optegol aflinol mewn lled-fetelau topolegol ein helpu i ddeall yn well briodweddau ffisegol taleithiau cynhyrfus y system, a disgwylir y gellir defnyddio'r effeithiau hyn wrth weithgynhyrchuDyfeisiau Optegola dyluniad celloedd solar, gan ddarparu cymwysiadau ymarferol posibl yn y dyfodol. Er enghraifft, mewn lled-fetel weyl, bydd amsugno ffoton o olau polariaidd cylchol yn achosi i'r troelli fflipio, ac er mwyn cwrdd â chadwraeth momentwm onglog, bydd y cyffro electronau ar ddwy ochr y côn weyl yn cael ei ddosbarthu'n anghymesur ar hyd cyfeiriad y rheoliad polariaidd cylchol 1).
Mae'r astudiaeth ddamcaniaethol o ffenomenau optegol aflinol o ddeunyddiau topolegol fel arfer yn mabwysiadu'r dull o gyfuno cyfrifiad priodweddau cyflwr daear materol a dadansoddiad cymesuredd. Fodd bynnag, mae gan y dull hwn rai diffygion: nid oes ganddo wybodaeth ddeinamig amser real cludwyr llawn cyffro mewn gofod momentwm a gofod go iawn, ac ni all sefydlu cymhariaeth uniongyrchol â'r dull canfod arbrofol a ddatryswyd gan amser. Ni ellir ystyried y cyplu rhwng electronau-ffononau a photon-phononau. Ac mae hyn yn hanfodol i rai trawsnewidiadau cyfnod ddigwydd. Yn ogystal, ni all y dadansoddiad damcaniaethol hwn sy'n seiliedig ar theori aflonyddu ddelio â'r prosesau corfforol o dan y maes golau cryf. Gall efelychiad dynameg moleciwlaidd swyddogaethol dwysedd sy'n dibynnu ar amser (TDDFT-MD) sy'n seiliedig ar egwyddorion cyntaf ddatrys y problemau uchod.
Yn ddiweddar, o dan arweiniad yr ymchwilydd Meng Sheng, mae ymchwilydd ôl-ddoethurol Guan Mengxue a myfyriwr doethuriaeth yn fwy o grŵp SF10 o Labordy Allweddol y Wladwriaeth o Ffiseg Arwyneb Sefydliad Ffiseg Academi Gwyddorau Tsieineaidd/Beijing Canolfan Ymchwil Genedlaethol Beijing ar gyfer y Suntione Sunter Athro, fe wnaethant gydweithio, mewn cydweithrediad, mewn cydweithrediad, mewn cydweithrediad, Meddalwedd Efelychu Dynameg y Wladwriaeth TDAP. Ymchwilir i nodweddion ymateb cyffro quastiparticle i laser ultrafast yn yr ail fath o WTE2 lled-fetel Weyl.
Dangoswyd bod cyffro dethol cludwyr ger y pwynt weyl yn cael ei bennu gan reol cymesuredd orbitol atomig a dewis trosglwyddo, sy'n wahanol i'r rheol dewis troelli arferol ar gyfer cyffroi cylchol, a gellir rheoli ei lwybr cyffroi trwy newid cyfeiriad polareiddio golau polariaidd llinol a ffoton ynni ffoton (Ffig. 2).
Mae cyffro anghymesur cludwyr yn cymell ffotocurrents i gyfeiriadau gwahanol mewn gofod go iawn, sy'n effeithio ar gyfeiriad a chymesuredd slip interlayer y system. Gan fod priodweddau topolegol WTE2, megis nifer y pwyntiau weyl a graddfa'r gwahanu yn y gofod momentwm, yn ddibynnol iawn ar gymesuredd y system (Ffigur 3), bydd cyffro anghymesur cludwyr yn arwain at ymddygiad gwahanol quastiparticles weyl yn y gofod momentwm a newidiadau cyfatebol yn y system dopolegol. Felly, mae'r astudiaeth yn darparu diagram cyfnod clir ar gyfer trawsnewidiadau cyfnod ffototopolegol (Ffigur 4).
Mae'r canlyniadau'n dangos y dylid rhoi sylw i gylchredeg cyffroi cludwyr ger Weyl Point, a dylid dadansoddi priodweddau orbitol atomig swyddogaeth tonnau. Mae effeithiau'r ddau yn debyg ond mae'r mecanwaith yn amlwg yn wahanol, sy'n darparu sylfaen ddamcaniaethol ar gyfer egluro unigrywiaeth pwyntiau Weyl. Yn ogystal, gall y dull cyfrifiadol a fabwysiadwyd yn yr astudiaeth hon ddeall yn ddwfn y rhyngweithiadau cymhleth a'r ymddygiadau deinamig ar y lefelau atomig ac electronig ar raddfa amser cyflym iawn, datgelu eu mecanweithiau microffisegol, a disgwylir iddo fod yn offeryn pwerus ar gyfer ymchwil yn y dyfodol ar ffenomenau optegol aflinol mewn deunyddiau topolegol.
Mae'r canlyniadau yn y cyfnodolyn Nature Communications. Cefnogir y gwaith ymchwil gan y Cynllun Ymchwil a Datblygu Allweddol Cenedlaethol, y Sefydliad Gwyddoniaeth Naturiol Cenedlaethol a'r Prosiect Peilot Strategol (Categori B) Academi Gwyddorau Tsieineaidd.
Ffig.1.a. Y rheol dewis chirality ar gyfer pwyntiau WEYL ag arwydd cylchol positif (χ =+1) o dan olau polariaidd cylchol; Cyffro dethol oherwydd cymesuredd orbitol atomig ar bwynt Weyl o b. χ =+1 mewn golau polariaidd ar-lein
Ffig. 2. Diagram Strwythur Atomig o A, TD-WTE2; b. Strwythur band ger wyneb Fermi; (c) strwythur band a chyfraniadau cymharol orbitalau atomig a ddosberthir ar hyd llinellau cymesur uchel yn rhanbarth Brillouin, mae saethau (1) a (2) yn cynrychioli cyffro yn agos neu'n bell o bwyntiau WEYL, yn y drefn honno; d. Ymhelaethu ar strwythur band ar hyd y cyfeiriad gama-x
Ffig. C. Cymhariaeth rhwng efelychiad damcaniaethol ac arsylwi arbrofol; DE: Esblygiad cymesuredd y system a safle, nifer a graddfa gwahanu'r ddau bwynt Weyl agosaf yn yr awyren kz = 0
Ffig. 4. Trosglwyddo cyfnod ffototopolegol yn TD-WTE2 ar gyfer egni ffoton golau polariaidd llinol (?) Ω) a chyfeiriad polareiddio (θ) Diagram Cyfnod Dibynnol
Amser Post: Medi-25-2023