Weil -kvasipartiksen hallitsemien Weil -kvasipartikkeiden ultraopea liikettä on edistyttylaserit
Viime vuosina topologisten kvantitilojen ja topologisten kvanttimateriaalien teoreettisesta ja kokeellisesta tutkimuksesta on tullut kuuma aihe kondensoidun aineen fysiikan alalla. Uutena aineen luokituksen käsitteenä topologinen järjestys, kuten symmetria, on perustavanlaatuinen konsepti kondensoituneessa ainefysiikassa. Topologian syvä ymmärtäminen liittyy kondensoituneiden ainefysiikan perusongelmiin, kuten elektroniseen perusrakenteeseenkvanttivaiheet, kvanttifaasimuutokset ja monien immobilisoitujen elementtien viritys kvanttivaiheissa. Topologisissa materiaaleissa monien vapausasteiden, kuten elektronien, fononien ja spinin välillä, on ratkaiseva rooli materiaaliominaisuuksien ymmärtämisessä ja säätelyssä. Valon viritystä voidaan käyttää eri vuorovaikutusten erottamiseen ja aineen tilaa manipuloimaan, sekä tietoa materiaalin fysikaalisista fysikaalisista ominaisuuksista, rakennevaiheen siirtymistä ja uusia kvanttitiloja voidaan sitten saada. Tällä hetkellä valokentän ohjaaman topologisten materiaalien ja niiden mikroskooppisen atomirakenteen ja elektronisten ominaisuuksien makroskooppisen käyttäytymisen välisestä suhteesta on tullut tutkimustavoite.
Topologisten materiaalien fotoelektrinen vastekäyttäytyminen liittyy läheisesti sen mikroskooppiseen elektroniseen rakenteeseen. Topologisten puolimetallien osalta kantaja-alan viritys kaistan risteystä on erittäin herkkä järjestelmän aaltofunktioominaisuuksille. Epälineaaristen optisten ilmiöiden tutkimus topologisissa puolimetallissa voi auttaa meitä ymmärtämään paremmin järjestelmän viritettyjen tilojen fysikaalisia ominaisuuksia, ja odotetaan, että näitä vaikutuksia voidaan käyttää valmistuksessaoptiset laitteetja aurinkokennojen suunnittelu, joka tarjoaa tulevaisuudessa mahdollisia käytännön sovelluksia. Esimerkiksi Weyl-puolivälissä, joka absorboi pyöreästi polarisoidun valon fotonia, aiheuttaa spinin kääntymisen, ja kulman vauhdin säilyttämisen täyttämiseksi weyylikartion molemmilla puolilla oleva elektronien viritys jakautuu epäsymmetrisesti pyöreän polaarisen valon propagraation suuntaan (kuvassa 1).
Topologisten materiaalien epälineaaristen optisten ilmiöiden teoreettinen tutkimus käyttää yleensä menetelmää, jolla yhdistetään materiaalien maatilan ominaisuudet ja symmetriaanalyysi. Tällä menetelmällä on kuitenkin joitain vikoja: siitä puuttuu kiihtyneiden kantajien reaaliaikainen dynaaminen tieto vauhtitilassa ja todellisessa tilassa, eikä se voi luoda suoraa vertailua aikaratkaistuun kokeelliseen havaitsemismenetelmään. Elektronifononien ja fotonifononien välistä kytkemistä ei voida harkita. Ja tämä on ratkaisevan tärkeää tietyn vaihesiirtymän tapahtuvan tapahtuvan. Lisäksi tämä häiriöteoriaan perustuva teoreettinen analyysi ei pysty käsittelemään vahvan valon kentän alla olevia fyysisiä prosesseja. Ensimmäisten periaatteiden perusteella ajasta riippuvainen tiheysfunktionaalinen molekyylidynamiikan (TDDFT-MD) simulointi voi ratkaista yllä olevat ongelmat.
Äskettäin tutkija Meng Shengin ohjauksessa tutkija Guan Mengxue ja jatko-opiskelija Wang en of SF10 -ryhmä SF10-ryhmästä Kiinan tieteiden akatemian fysiikan instituutin pintafysiikan pintafysiikan pintafysiikan pintafysiikan kansallinen tutkimuskeskus/Pekingin kansallinen tutkimuskeskus fysiikan fysiikan yhteistyössä Sun-Jiata-instituutin kanssa. Simulaatioohjelmisto TDAP. Tutkitaan quastiparticle-virityksen vaste-ominaisuuksia ultrasopimiseen laseriin toisessa Weyl-puolimetalli-WTE2-tyypissä.
On osoitettu, että WEYL -pisteen lähellä olevien kantajien selektiivinen viritys määritetään atomi -kiertoradan symmetrialla ja siirtymävaiheessa, joka eroaa kiraalisen virityksen tavanomaisesta spin -valintasäännöstä, ja sen virityspolkua voidaan säätää muuttamalla lineaarisesti polarisoituneen valon ja fotonienergian polarisaatiosuunta (kuva 2).
Kantajien epäsymmetrinen viritys indusoi valovirrat eri suuntiin todellisessa tilassa, mikä vaikuttaa järjestelmän välikerroksen liukun suuntaan ja symmetriaan. Koska WTE2: n topologiset ominaisuudet, kuten Weyl -pisteiden lukumäärä ja momenttitilan erotteluaste, ovat erittäin riippuvaisia järjestelmän symmetriasta (kuva 3), kantajien epäsymmetrinen viritys saa aikaan erilaisen käyttäytymisen momentti -avaruudessa ja vastaavat muutokset järjestelmän topologisissa ominaisuuksissa. Siten tutkimus tarjoaa selkeän vaihekaavion fototopologisille vaihesiirtymille (kuva 4).
Tulokset osoittavat, että kantoaallon herätyksen kiraalisuuteen lähellä Weyl Pointia olisi kiinnitettävä huomiota ja aaltofunktion atomi -kiertoradan ominaisuudet olisi analysoitava. Näiden kahden vaikutukset ovat samanlaisia, mutta mekanismi on selvästi erilainen, mikä tarjoaa teoreettisen perustan Weyl -pisteiden yksilöllisyyden selittämiselle. Lisäksi tässä tutkimuksessa käytetty laskentamenetelmä ymmärtää syvästi atomi- ja elektronisten tasojen monimutkaisia vuorovaikutuksia ja dynaamisia käyttäytymisiä erittäin nopeassa aikataulussa, paljastaa niiden mikrofysikaaliset mekanismit, ja sen odotetaan olevan tehokas työkalu tulevaisuuden tutkimukseen epälineaarisissa optisissa ilmiöissä topologisissa materiaaleissa.
Tulokset ovat Nature Communications -lehdessä. Tutkimusta tukevat Kiinan tiedeakatemian kansallinen keskeinen tutkimus- ja kehityssuunnitelma, Kansallinen luonnontieteiden säätiö ja Strategic Pilot Project (luokka B).
Kuva1.A. Weyl -pisteiden kiraalisuusvalintasääntö, jossa on positiivinen kiraalisuusmerkki (χ =+1) pyöreästi polarisoidussa valossa; Selektiivinen viritys atomien kiertoradan symmetriasta b: n weyl -pisteessä. χ =+1 online-polarisoidussa valossa
KUVA. 2. A, A, TD-WTE2: n atomirakenteen kaavio; b. Kaistarakenne lähellä Fermi -pintaa; (c) Brillouin -alueella sijaitsevien korkean symmetrisen linjan kaistan rakenne ja suhteelliset osuudet, nuolet (1) ja (2) edustavat viritystä lähellä tai kaukana Weyl -pisteistä; d. Kaistarakenteen monistaminen gamma-X-suuntaa pitkin
Kuva.3.AB: Lineaarisesti polarisoidun kevyen polarisaatiosuunnan suhteellinen levittäjien välinen liike kiteen A-akselia ja B-akselia pitkin ja vastaava liiketapa on havainnollistettu; C. Teoreettisen simulaation ja kokeellisen havainnon vertailu; DE: Järjestelmän symmetriakehitys ja kahden lähimmän WEYL -pisteen sijainti, lukumäärä ja aste KZ = 0 -tasossa
KUVA. 4. Fototopologinen faasin siirtyminen TD-WTE2: ssa lineaarisesti polarisoitua valofotonienergiaa (?) Ω) ja polarisaatiosuunta (θ) riippuvainen vaihekaavio
Viestin aika: syyskuu-25-2023