Pwogrè yo te fèt nan etid mouvman ultrarapid nan kasipartikil Weil kontwole pa lazè

Pwogrè yo te fèt nan etid mouvman ultrarapid nan kasipartikil Weil kontwole palazè

Nan dènye ane yo, rechèch teyorik ak eksperimantal sou eta pwopòtik topolojik ak materyèl pwopòtik topolojik te vin tounen yon sijè ki cho nan domèn fizik matyè kondanse. Kòm yon nouvo konsèp nan klasifikasyon matyè, lòd topolojik, tankou simetri, se yon konsèp fondamantal nan fizik matyè kondanse. Yon konpreyansyon pwofon nan topoloji gen rapò ak pwoblèm debaz yo nan fizik matyè kondanse, tankou estrikti elektwonik debaz la nan.faz pwopòsyon, tranzisyon faz pwopòsyon ak eksitasyon nan anpil eleman immobilize nan faz pwopòsyon. Nan materyèl topolojik, kouple ki genyen ant plizyè degre libète, tankou elektwon, fonon ak vire, jwe yon wòl desizif nan konpreyansyon ak reglemante pwopriyete materyèl. Limyè eksitasyon ka itilize pou fè distenksyon ant diferan entèraksyon ak manipile eta a nan matyè, ak enfòmasyon sou pwopriyete fizik debaz materyèl la, tranzisyon faz estriktirèl, ak nouvo eta pwopòsyon ka Lè sa a, ka jwenn. Kounye a, relasyon ki genyen ant konpòtman makwoskopik nan materyèl topolojik kondwi pa jaden limyè ak estrikti mikwoskopik atomik yo ak pwopriyete elektwonik te vin tounen yon objektif rechèch.

Konpòtman repons foto-elektrik materyèl topolojik yo gen rapò ak estrikti elektwonik mikwoskopik li yo. Pou topolojik semi-metal, eksitasyon konpayi asirans lan tou pre entèseksyon gwoup la trè sansib a karakteristik fonksyon vag nan sistèm nan. Etid la nan fenomèn optik ki pa lineyè nan topolojik semi-metal ka ede nou pi byen konprann pwopriyete fizik eta eksite nan sistèm nan, epi li espere ke efè sa yo ka itilize nan fabrike nan.aparèy optikak desen an nan selil solè, bay potansyèl aplikasyon pratik nan tan kap vini an. Pou egzanp, nan yon semi-metal Weyl, absòbe yon foton nan limyè sikilè polarize pral lakòz vire a baskile, epi yo nan lòd yo satisfè konsèvasyon nan momantòm angilè, eksitasyon an elèktron sou tou de bò kòn Weyl yo pral distribye asimetri. direksyon pwopagasyon limyè sikilè polarize a, ki rele règ seleksyon chiral la (Figi 1).

Etid la teyorik nan fenomèn optik ki pa lineyè nan materyèl topolojik anjeneral adopte metòd la nan konbine kalkil la nan pwopriyete materyèl eta tè ak analiz simetri. Sepandan, metòd sa a gen kèk defo: li manke enfòmasyon an tan reyèl dinamik nan transpòtè eksite nan espas momantòm ak espas reyèl, epi li pa ka etabli yon konparezon dirèk ak metòd la deteksyon eksperimantal ki rezoud tan. Kouple ki genyen ant elèktron-fonon ak foton-fonon pa ka konsidere. Epi sa a enpòtan anpil pou sèten tranzisyon faz rive. Anplis de sa, analiz teyorik sa a ki baze sou teyori perturbation pa ka fè fas ak pwosesis fizik yo anba gwo limyè jaden an. Tan-depandan dansite fonksyonèl dinamik molekilè (TDDFT-MD) simulation ki baze sou premye prensip ka rezoud pwoblèm ki anwo yo.

Dènyèman, anba pedagojik chèchè Meng Sheng, chèchè postdoktoral Guan Mengxue ak etidyan doktora Wang En nan Gwoup SF10 nan Laboratwa Kle Eta a nan Fizik Sifas nan Enstiti Fizik Akademi Chinwa Syans/Beijing Sant Rechèch Nasyonal pou Matyè Konsantre. Fizik, an kolaborasyon ak Pwofesè Sun Jiatao nan Enstiti Teknoloji Beijing, yo te itilize TDAP lojisyèl simulation dinamik eta eksitan devlope pwòp tèt ou. Karakteristik repons yo nan eksitasyon kwastiparticle nan lazè ultrarapid nan dezyèm kalite Weyl semi-metal WTe2 yo envestige.

Li te montre ke eksitasyon an selektif nan transpòtè toupre pwen Weyl la detèmine pa simetri òbital atomik ak règ seleksyon tranzisyon, ki diferan de règ seleksyon abityèl vire pou eksitasyon chiral, ak chemen eksitasyon li yo ka kontwole pa chanje direksyon polarizasyon. nan limyè lineyè polarize ak enèji foton (FIG. 2).

Eksitasyon asimetrik transpòtè yo pwovoke fotokouran nan diferan direksyon nan espas reyèl, ki afekte direksyon ak simetri glise interlayer nan sistèm nan. Depi pwopriyete topolojik WTe2, tankou kantite pwen Weyl ak degre separasyon nan espas momantòm, yo trè depann de simetri sistèm lan (Figi 3), eksitasyon asimetri transpòtè yo pral pote diferan konpòtman Weyl. kwastipartikil nan espas momantòm ak chanjman ki koresponn nan pwopriyete topolojik sistèm nan. Kidonk, etid la bay yon dyagram faz klè pou tranzisyon faz fototopolojik (Figi 4).

Rezilta yo montre ke chiralite nan eksitasyon konpayi asirans tou pre Weyl pwen yo ta dwe peye atansyon a, epi yo ta dwe analize pwopriyete yo òbit atomik nan fonksyon vag. Efè de yo sanble men mekanis la se evidamman diferan, ki bay yon baz teyorik pou eksplike singularité pwen Weyl yo. Anplis de sa, metòd enfòmatik yo te adopte nan etid sa a ka byen konprann entèraksyon konplèks ak konpòtman dinamik nan nivo atomik ak elektwonik nan yon echèl tan super-rapid, revele mekanis mikwofizik yo, epi li espere yo dwe yon zouti pwisan pou rechèch nan lavni sou fenomèn optik ki pa lineyè nan materyèl topolojik.

Rezilta yo nan jounal Nature Communications. Travay rechèch la sipòte pa Plan Nasyonal rechèch ak devlopman kle, Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl ak Pwojè Pilòt Estratejik (Kategori B) Akademi Syans Chinwa a.

DFB Lazè Lazè Limyè Sous

FIG.1.a. Règ seleksyon chiralite pou pwen Weyl ak siy kiralite pozitif (χ=+1) anba limyè sikilè polarize; Eksitasyon selektif akòz simetri òbital atomik nan pwen Weyl nan b. χ=+1 nan limyè polarize sou liy

DFB Lazè Lazè Limyè Sous

FIG. 2. Dyagram estrikti atomik yon, Td-WTe2; b. Bann estrikti toupre sifas Fermi; (c) Estrikti bann ak kontribisyon relatif òbital atomik yo distribiye sou gwo liy simetrik nan rejyon Brillouin, flèch (1) ak (2) reprezante eksitasyon tou pre oswa lwen pwen Weyl yo, respektivman; d. Anplifikasyon estrikti bann nan direksyon Gamma-X

DFB Lazè Lazè Limyè Sous

FIG.3.ab: Mouvman ant kouch relatif nan direksyon polarizasyon limyè lineyè polarize sou aks A ak aks B kristal la, epi mòd mouvman korespondan an ilistre; C. Konparezon ant simulation teyorik ak obsèvasyon eksperimantal; de: Evolisyon simetri sistèm nan ak pozisyon, nimewo ak degre separasyon de pwen Weyl ki pi pre yo nan plan kz=0.

DFB Lazè Lazè Limyè Sous

FIG. 4. Tranzisyon faz fototopolojik nan Td-WTe2 pou enèji foton limyè polarize lineyè (?) ω) ak direksyon polarizasyon (θ) depandan dyagram faz


Tan pòs: Sep-25-2023