Kemajuan wis digawe ing sinau babagan gerakan ultrafast saka quasiparticle Weil sing dikontrol deninglaser
Ing taun-taun pungkasan, riset teoretis lan eksperimen babagan negara kuantum topologi lan bahan kuantum topologi wis dadi topik panas ing bidang fisika materi sing dipadhetke.Minangka konsep anyar babagan klasifikasi materi, urutan topologi, kaya simetri, minangka konsep dhasar ing fisika materi sing dipadhetke.Pangerten sing jero babagan topologi ana gandhengane karo masalah dhasar ing fisika materi sing dikondensasi, kayata struktur elektronik dhasarfase kuantum, transisi fase kuantum lan eksitasi akeh unsur immobilized ing fase kuantum.Ing bahan topologis, kopling antarane akeh derajat kebebasan, kayata elektron, fonon lan spin, nduweni peran penting kanggo mangerteni lan ngatur sifat materi.Eksitasi cahya bisa digunakake kanggo mbedakake antarane interaksi sing beda lan ngapusi kahanan materi, lan informasi babagan sifat fisik dhasar materi, transisi fase struktural, lan negara kuantum anyar bisa dipikolehi.Saiki, hubungan antarane prilaku makroskopik bahan topologi sing didorong dening lapangan cahya lan struktur atom mikroskopis lan sifat elektronik wis dadi tujuan riset.
Prilaku respon fotolistrik saka bahan topologi raket banget karo struktur elektronik mikroskopis.Kanggo semi-logam topologis, eksitasi operator cedhak persimpangan pita sensitif banget marang karakteristik fungsi gelombang sistem.Sinau babagan fenomena optik nonlinear ing semi-logam topologi bisa mbantu kita luwih ngerti sifat fisik saka kahanan bungah sistem kasebut, lan samesthine efek kasebut bisa digunakake ing pabrikan.piranti optiklan desain sel solar, nyediakake potensial aplikasi praktis ing mangsa.Contone, ing semi-logam Weyl, nyerep foton saka cahya polarisasi sirkuler bakal nyebabake spin bisa malik, lan kanggo nyukupi konservasi momentum sudut, eksitasi elektron ing loro-lorone kerucut Weyl bakal disebarake kanthi asimetris. arah panyebaran cahya polarisasi sirkular, sing diarani aturan pilihan kiral (Gambar 1).
Sinau teoretis babagan fenomena optik nonlinear saka bahan topologi biasane nggunakake metode nggabungake pitungan sifat lemah lan analisis simetri.Nanging, cara iki nduweni sawetara cacat: ora duwe informasi dinamis nyata-wektu saka operator bungah ing ruang momentum lan ruang nyata, lan ora bisa nggawe perbandingan langsung karo metode deteksi eksperimen sing ditanggulangi wektu.Kopling antarane elektron-fonon lan foton-fonon ora bisa dianggep.Lan iki penting kanggo transisi fase tartamtu.Kajaba iku, analisis teoretis adhedhasar teori perturbasi ora bisa ngatasi proses fisik ing lapangan cahya sing kuwat.Simulasi dinamika molekul fungsional kapadhetan wektu (TDDFT-MD) adhedhasar prinsip pisanan bisa ngatasi masalah ing ndhuwur.
Bubar, ing bimbingan peneliti Meng Sheng, peneliti postdoctoral Guan Mengxue lan mahasiswa doktoral Wang En saka Grup SF10 saka Laboratorium Utama Fisika Permukaan Negara Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Cina / Pusat Riset Nasional Beijing kanggo Materi Konsentrasi Fisika, kanthi kolaborasi karo Profesor Sun Jiatao saka Institut Teknologi Beijing, dheweke nggunakake piranti lunak simulasi dinamika negara sing dikembangake dhewe TDAP.Karakteristik respon eksitasi quastiparticle kanggo laser ultrafast ing jinis kapindho Weyl semi-logam WTe2 diselidiki.
Wis ditampilake manawa eksitasi selektif operator cedhak titik Weyl ditemtokake dening simetri orbital atom lan aturan pilihan transisi, sing beda karo aturan pilihan spin biasa kanggo eksitasi kiral, lan jalur eksitasi bisa dikontrol kanthi ngganti arah polarisasi. cahya polarisasi linear lan energi foton (Gambar 2).
Eksitasi asimetris operator nyebabake arus foto ing arah sing beda-beda ing ruang nyata, sing mengaruhi arah lan simetri slip interlayer sistem.Amarga sifat topologi WTe2, kayata jumlah titik Weyl lan derajat pemisahan ing ruang momentum, gumantung banget marang simetri sistem (Gambar 3), eksitasi asimetris operator bakal nggawa prilaku Weyl sing beda. quastipartikel ing ruang momentum lan owah-owahan sing cocog ing sifat topologi sistem.Mangkono, panliten kasebut nyedhiyakake diagram fase sing jelas kanggo transisi fase fototopologis (Gambar 4).
Asil nuduhake yen kiralitas eksitasi operator cedhak titik Weyl kudu digatekake, lan sifat orbit atom fungsi gelombang kudu dianalisis.Efek saka loro iku padha nanging mekanisme temenan beda, kang menehi basis teori kanggo nerangake singularity saka titik Weyl.Kajaba iku, metode komputasi sing diadopsi ing panliten iki bisa ngerteni kanthi jero interaksi kompleks lan prilaku dinamis ing tingkat atom lan elektronik ing skala wektu super-cepet, mbukak mekanisme mikrofisik, lan samesthine bakal dadi alat sing kuat kanggo riset ing mangsa ngarep. fenomena optik nonlinier ing bahan topologi.
Asil ana ing jurnal Nature Communications.Karya riset didhukung dening Rencana Riset lan Pengembangan Utama Nasional, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional lan Proyek Pilot Strategis (Kategori B) saka Akademi Ilmu Pengetahuan Cina.
Gbr.1.a.Aturan pemilihan kiral kanggo titik Weyl kanthi tandha kiralitas positif (χ=+1) ing cahya polarisasi sirkuler;Eksitasi selektif amarga simetri orbital atom ing titik Weyl b.χ=+1 ing cahya polarisasi online
Gbr.2. Diagram struktur atom a, Td-WTe2;b.Struktur pita cedhak lumahing Fermi;(c) Struktur pita lan kontribusi relatif saka orbital atom sing disebarake ing sadawane garis simetris dhuwur ing wilayah Brillouin, panah (1) lan (2) nggambarake eksitasi sing cedhak utawa adoh saka titik Weyl;d.Amplifikasi struktur pita ing arah Gamma-X
FIG.3.ab: Gerakan interlayer relatif saka arah polarisasi cahya polarisasi linear ing sadawane sumbu A lan B-sumbu kristal, lan mode gerakan sing cocog digambarake;C. Perbandingan antara simulasi teoretis lan observasi eksperimen;de: Évolusi simetri sistem lan posisi, nomer lan derajat pamisahan saka rong titik Weyl sing paling cedhak ing bidang kz=0
Gbr.4. Transisi fase fototopologi ing Td-WTe2 kanggo energi foton cahya polarisasi linier (?) ω) lan arah polarisasi (θ) diagram fase gumantung
Wektu kirim: Sep-25-2023