Lazerler tarafından kontrol edilen Weil yarı parçacıklarının ultra hızlı hareketinin araştırılmasında ilerleme kaydedilmiştir.

tarafından kontrol edilen Weil yarı parçacıklarının ultra hızlı hareketinin araştırılmasında ilerleme kaydedilmiştir.lazerler

Son yıllarda topolojik kuantum durumları ve topolojik kuantum malzemeleri üzerine teorik ve deneysel araştırmalar yoğun madde fiziği alanında sıcak bir konu haline geldi.Madde sınıflandırmasında yeni bir kavram olarak topolojik düzen, simetri gibi, yoğun madde fiziğinde temel bir kavramdır.Topolojinin derinlemesine anlaşılması, yoğun madde fiziğinin temel elektronik yapısı gibi temel problemlerle ilgilidir.kuantum aşamaları, kuantum faz geçişleri ve birçok hareketsiz elementin kuantum fazlarında uyarılması.Topolojik malzemelerde elektronlar, fononlar ve spin gibi birçok serbestlik derecesi arasındaki bağlantı, malzeme özelliklerinin anlaşılmasında ve düzenlenmesinde belirleyici bir rol oynar.Işık uyarımı, farklı etkileşimler arasında ayrım yapmak ve maddenin durumunu değiştirmek için kullanılabilir ve böylece malzemenin temel fiziksel özellikleri, yapısal faz geçişleri ve yeni kuantum durumları hakkında bilgi elde edilebilir.Günümüzde, ışık alanı tarafından yönlendirilen topolojik malzemelerin makroskobik davranışları ile mikroskobik atom yapıları ve elektronik özellikleri arasındaki ilişki bir araştırma hedefi haline gelmiştir.

Topolojik malzemelerin fotoelektrik tepki davranışı, mikroskobik elektronik yapısıyla yakından ilişkilidir.Topolojik yarı metaller için bant kesişimine yakın taşıyıcı uyarımı sistemin dalga fonksiyonu özelliklerine oldukça duyarlıdır.Topolojik yarı metallerdeki doğrusal olmayan optik olayların incelenmesi, sistemin uyarılmış durumlarının fiziksel özelliklerini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir ve bu etkilerin, topolojik yarı metallerin üretiminde kullanılabileceği beklenmektedir.optik cihazlarve gelecekte potansiyel pratik uygulamalar sağlayan güneş pillerinin tasarımı.Örneğin, bir Weyl yarı metalinde, dairesel polarize ışığın bir fotonunu absorbe etmek, dönüşün tersine dönmesine neden olacaktır ve açısal momentumun korunumunu karşılamak için, Weyl konisinin her iki tarafındaki elektron uyarılması, boyunca asimetrik olarak dağıtılacaktır. kiral seçim kuralı olarak adlandırılan dairesel polarize ışık yayılımının yönü (Şekil 1).

Topolojik malzemelerin doğrusal olmayan optik olaylarının teorik incelenmesi, genellikle malzeme temel durum özelliklerinin hesaplanması ile simetri analizinin birleştirilmesi yöntemini benimser.Ancak bu yöntemin bazı kusurları vardır: Momentum uzayı ve gerçek uzaydaki heyecanlı taşıyıcıların gerçek zamanlı dinamik bilgisinden yoksundur ve zaman çözümlü deneysel tespit yöntemiyle doğrudan bir karşılaştırma yapamaz.Elektron-fononlar ve foton-fononlar arasındaki bağlantı dikkate alınamaz.Ve bu, belirli faz geçişlerinin gerçekleşmesi için çok önemlidir.Ayrıca pertürbasyon teorisine dayanan bu teorik analiz, güçlü ışık alanı altındaki fiziksel süreçleri ele alamaz.İlk prensiplere dayanan zamana bağlı yoğunluk fonksiyonel moleküler dinamik (TDDFT-MD) simülasyonu yukarıdaki sorunları çözebilir.

Son zamanlarda, araştırmacı Meng Sheng, doktora sonrası araştırmacı Guan Mengxue ve Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü/Pekin Ulusal Konsantre Madde Araştırma Merkezi Devlet Anahtar Yüzey Fiziği Laboratuvarı SF10 Grubundan doktora öğrencisi Wang En'in rehberliğinde Fizik, Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden Profesör Sun Jiatao ile işbirliği içinde, kendi geliştirdikleri uyarılmış durum dinamiği simülasyon yazılımı TDAP'ı kullandılar.İkinci tür Weyl yarı metal WTe2'de kuatipartikül uyarımının ultra hızlı lazere tepki özellikleri araştırıldı.

Weyl noktasına yakın taşıyıcıların seçici uyarılmasının, kiral uyarılma için alışılagelmiş spin seçim kuralından farklı olan atomik yörünge simetrisi ve geçiş seçim kuralı ile belirlendiği ve uyarılma yolunun polarizasyon yönü değiştirilerek kontrol edilebildiği gösterilmiştir. doğrusal polarize ışık ve foton enerjisi (ŞEKİL 2).

Taşıyıcıların asimetrik uyarılması, gerçek uzayda farklı yönlerde fotoakımları indükler ve bu da sistemin katmanlar arası kaymasının yönünü ve simetrisini etkiler.Weyl noktalarının sayısı ve momentum uzayındaki ayrılma derecesi gibi WTe2'nin topolojik özellikleri büyük ölçüde sistemin simetrisine bağlı olduğundan (Şekil 3), taşıyıcıların asimetrik uyarılması Weyl'in farklı davranışına neden olacaktır. Momentum uzayındaki quastipartiküller ve sistemin topolojik özelliklerinde buna karşılık gelen değişiklikler.Böylece çalışma, fototopolojik faz geçişleri için net bir faz diyagramı sunmaktadır (Şekil 4).

Sonuçlar, Weyl noktası yakınında taşıyıcı uyarımının kiralitesine dikkat edilmesi ve dalga fonksiyonunun atomik yörünge özelliklerinin analiz edilmesi gerektiğini göstermektedir.İkisinin etkileri benzer ancak mekanizma açıkça farklıdır; bu da Weyl noktalarının tekilliğini açıklamak için teorik bir temel sağlar.Buna ek olarak, bu çalışmada benimsenen hesaplama yönteminin atomik ve elektronik düzeydeki karmaşık etkileşimleri ve dinamik davranışları süper hızlı bir zaman ölçeğinde derinlemesine anlayabilmesi, mikrofiziksel mekanizmalarını ortaya çıkarabilmesi ve gelecekte yapılacak araştırmalar için güçlü bir araç olması beklenmektedir. Topolojik malzemelerde doğrusal olmayan optik olaylar.

Sonuçlar Nature Communications dergisinde yer alıyor.Araştırma çalışması Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Planı, Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Çin Bilimler Akademisi'nin Stratejik Pilot Projesi (Kategori B) tarafından desteklenmektedir.

ŞEKİL 1.a.Dairesel polarize ışık altında pozitif kiralite işaretli (χ=+1) Weyl noktaları için kiralite seçim kuralı;b'nin Weyl noktasındaki atomik yörünge simetrisine bağlı seçici uyarılma.Çevrimiçi polarize ışıkta χ=+1

İNCİR.2. a, Td-WTe2'nin atomik yapı diyagramı;B.Fermi yüzeyine yakın bant yapısı;(c) Brillouin bölgesindeki yüksek simetrik çizgiler boyunca dağılmış atomik yörüngelerin bant yapısı ve göreceli katkıları, (1) ve (2) okları sırasıyla Weyl noktalarına yakın veya uzaktaki uyarımı temsil eder;D.Bant yapısının Gama-X yönü boyunca güçlendirilmesi

ŞEKİL 3.ab: Kristalin A ekseni ve B ekseni boyunca doğrusal polarize ışık polarizasyon yönünün göreceli katmanlar arası hareketi ve karşılık gelen hareket modu gösterilmektedir;C. Teorik simülasyon ve deneysel gözlem arasındaki karşılaştırma;de: Sistemin simetri gelişimi ve kz=0 düzlemindeki en yakın iki Weyl noktasının konumu, sayısı ve ayrılık derecesi

İNCİR.4. Doğrusal polarize ışık foton enerjisi (?) ω) ve polarizasyon yönüne (θ) bağlı faz diyagramı için Td-WTe2'de fototopolojik faz geçişi