Weil Quasiparticles'ın UltraFast Hareketi Çalışmasında İlerleme kaydedildi.lazer
Son yıllarda, topolojik kuantum durumları ve topolojik kuantum materyalleri üzerine teorik ve deneysel araştırma, yoğun madde fiziği alanında sıcak bir konu haline gelmiştir. Madde sınıflandırmasının yeni bir kavramı olarak, topolojik düzen, simetri gibi, yoğun madde fiziğinde temel bir kavramdır. Topolojinin derin bir şekilde anlaşılması, yoğun madde fiziğindeki temel problemlerle ilgilidir, örneğin temel elektronik yapısı gibikuantum aşamaları, kuantum faz geçişleri ve kuantum fazlarında birçok hareketsizleştirilmiş elementin uyarılması. Topolojik materyallerde, elektronlar, fononlar ve spin gibi birçok serbestlik derecesi arasındaki bağlantı, maddi özelliklerin anlaşılmasında ve düzenlenmesinde belirleyici bir rol oynar. Işık uyarımı, farklı etkileşimler arasında ayrım yapmak ve maddenin durumunu değiştirmek için kullanılabilir ve malzemenin temel fiziksel özellikleri, yapısal faz geçişleri ve yeni kuantum durumları hakkında bilgi elde edilebilir. Şu anda, ışık alanı tarafından yönlendirilen topolojik malzemelerin makroskopik davranışı ile mikroskobik atomik yapıları ile elektronik özellikleri arasındaki ilişki bir araştırma hedefi haline gelmiştir.
Topolojik malzemelerin fotoelektrik tepki davranışı mikroskobik elektronik yapısı ile yakından ilişkilidir. Topolojik yarı metaller için, bant kavşağının yakınındaki taşıyıcı uyarımı, sistemin dalga fonksiyon özelliklerine oldukça duyarlıdır. Topolojik yarı metallerde doğrusal olmayan optik fenomenlerin incelenmesi, sistemin uyarılmış durumlarının fiziksel özelliklerini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir ve bu etkilerin üretiminde kullanılabilmesi beklenir.Optik Cihazlarve gelecekte potansiyel pratik uygulamalar sağlayan güneş hücrelerinin tasarımı. Örneğin, bir weyl yarı metalinde, dairesel polarize ışığın bir fotonunu emmek, spinin tersine dönmesine neden olur ve açısal momentumun korunmasını karşılamak için, weyl konisinin her iki tarafındaki elektron uyarımı, sirküler olarak polarize ışık yayılımı yönü boyunca asimetrik olarak dağıtılır, bu da shiral seçim kuralı (Şekil 1) olarak adlandırılır.
Topolojik materyallerin doğrusal olmayan optik fenomenlerinin teorik çalışması genellikle malzeme zemin durumu özelliklerinin ve simetri analizinin hesaplanmasını birleştirme yöntemini benimser. Bununla birlikte, bu yöntemin bazı kusurları vardır: momentum uzayında ve gerçek alanda heyecanlı taşıyıcıların gerçek zamanlı dinamik bilgilerinden yoksundur ve zamana bağlı deneysel algılama yöntemi ile doğrudan bir karşılaştırma oluşturamaz. Elektron fonları ve foton-fonları arasındaki bağlantı dikkate alınamaz. Ve bu, belirli faz geçişlerinin gerçekleşmesi için çok önemlidir. Ek olarak, pertürbasyon teorisine dayanan bu teorik analiz, güçlü ışık alanı altındaki fiziksel süreçlerle başa çıkamaz. İlk prensiplere dayanan zamana bağlı yoğunluk fonksiyonel moleküler dinamikler (TDDFT-MD) simülasyonu yukarıdaki sorunları çözebilir.
Son zamanlarda, araştırmacı Meng Sheng'in rehberliği altında, doktora sonrası araştırmacı Guan Mengxue ve doktora öğrencisi, Çin Bilimleri Akademisi Fizik Enstitüsü'nün Yüzey Fiziği Enstitüsü'nün SF10 grubunun Wang EN, konsantre mesele fiziği için Ulusal Araştırma Merkezi, profesör Sun-Dynato ile işbirliği ile işbirliği içinde, işbirliği içinde işbirliği yaptı. Simülasyon Yazılımı TDAP. İkinci tür Weyl yarı-metal WTE2'de ultrafast lazere quastipartikül uyarmasının yanıt özellikleri araştırılmıştır.
Weyl noktasının yakınındaki taşıyıcıların seçici olarak uyarılmasının, kiral uyarma için olağan spin seçim kuralından farklı olan atomik orbital simetri ve geçiş seçim kuralı ile belirlendiği ve uyarma yolunun doğrusal olarak polarize ışık ve foton enerjisinin polarizasyon yönünü değiştirerek kontrol edilebileceği gösterilmiştir (Şekil 2).
Taşıyıcıların asimetrik uyarılması, gerçek uzayda farklı yönlerde foto akımları indükler, bu da sistemin ara katman kaymasının yönünü ve simetrisini etkilemektedir. WTE2'nin topolojik özellikleri, Weyl noktalarının sayısı ve momentum boşluğunda ayrılma derecesi, sistemin simetrisine büyük ölçüde bağımlı olduğundan (Şekil 3), taşıyıcıların asimetrik uyarımı, momentum boşluğundaki farklı davranışlar ve sistemin topolojik özelliklerinde karşılık gelen değişiklikler getirecektir. Bu nedenle, çalışma fototopolojik faz geçişleri için açık bir faz diyagramı sağlar (Şekil 4).
Sonuçlar, Weyl Point yakınlarındaki taşıyıcı uyarma kiralitesinin dikkat edilmesi gerektiğini ve dalga fonksiyonunun atomik yörünge özelliklerinin analiz edilmesi gerektiğini göstermektedir. İkisinin etkileri benzerdir, ancak mekanizma açıkça farklıdır, bu da Weyl noktalarının tekilliğini açıklamak için teorik bir temel sağlar. Ek olarak, bu çalışmada benimsenen hesaplama yöntemi, karmaşık etkileşimleri ve dinamik davranışları, süper hızlı bir zaman ölçeğinde atomik ve elektronik seviyelerde derinlemesine anlayabilir, mikrofizik mekanizmalarını ortaya çıkarabilir ve topolojik materyallerde doğrusal olmayan optik fenomenler üzerinde gelecekteki araştırmalar için güçlü bir araç olması beklenmektedir.
Sonuçlar Nature Communications dergisinde. Araştırma çalışması, Çin Bilimler Akademisi'nin Ulusal Kilit Araştırma ve Geliştirme Planı, Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Stratejik Pilot Projesi (Kategori B) tarafından desteklenmektedir.
Şekil 1.A. Dairesel polarize ışık altında pozitif kiralite işareti (χ =+1) olan Weyl puanları için kiralite seçim kuralı; B'nin Weyl noktasında atomik orbital simetrisine bağlı seçici uyarma. χ =+1 On-line polarize ışıkta
İNCİR. 2. A, TD-WTE2'nin atomik yapı diyagramı; B. Fermi yüzeyinin yakınındaki bant yapısı; (c) bant yapısı ve brillouin bölgesindeki yüksek simetrik çizgiler boyunca dağıtılan atomik orbitallerin nispi katkıları, (1) ve (2) okları sırasıyla weyl noktalarından yakın veya uzak uyarmayı temsil eder; D. Gama-X yönü boyunca bant yapısının amplifikasyonu
Şekil 3.Ab: Kristalin A ekseni ve B ekseni boyunca doğrusal polarize ışık polarizasyon yönünün göreceli ara katman hareketi ve karşılık gelen hareket modu gösterilmiştir; C. Teorik simülasyon ve deneysel gözlem arasında karşılaştırma; DE: Sistemin simetri evrimi ve KZ'deki en yakın iki weyl noktasının konumu, sayısı ve ayrılması derecesi = 0 düzlemi
İNCİR. 4. TD-WTE2'de doğrusal polarize hafif foton enerjisi (?) Ω) ve polarizasyon yönü (θ) bağımlı faz diyagramı için fototopolojik faz geçişi
Post süresi: 25 Eylül-2023