Առաջընթաց է արձանագրվել լազերներով կառավարվող Վեյլի քվազիմասնիկների գերարագ շարժման ուսումնասիրության մեջ

Առաջընթաց է գրանցվել Վեյլի քվազիմասնիկների գերարագ շարժման ուսումնասիրության մեջ, որը կառավարվում էլազերներ

Վերջին տարիներին տոպոլոգիական քվանտային վիճակների և տոպոլոգիական քվանտային նյութերի տեսական և փորձարարական հետազոտությունները դարձել են թեժ թեմա խտացված նյութի ֆիզիկայի ոլորտում: Որպես նյութի դասակարգման նոր հայեցակարգ՝ տոպոլոգիական կարգը, ինչպես և համաչափությունը, հիմնարար հասկացություն է խտացված նյութի ֆիզիկայում։ Տոպոլոգիայի խորը ըմբռնումը կապված է խտացված նյութի ֆիզիկայի հիմնական խնդիրների հետ, ինչպիսիք են հիմնական էլեկտրոնային կառուցվածքը.քվանտային փուլեր, քվանտային փուլային անցումներ և բազմաթիվ անշարժացված տարրերի գրգռում քվանտային փուլերում։ Տոպոլոգիական նյութերում ազատության բազմաթիվ աստիճանների, օրինակ՝ էլեկտրոնների, ֆոնոնների և սպինի միջև կապը որոշիչ դեր է խաղում նյութի հատկությունները հասկանալու և կարգավորելու գործում: Լույսի գրգռումը կարող է օգտագործվել տարբեր փոխազդեցությունների միջև տարբերելու և նյութի վիճակի մանիպուլյացիայի համար, և նյութի հիմնական ֆիզիկական հատկությունների, կառուցվածքային փուլերի անցումների և նոր քվանտային վիճակների մասին տեղեկատվություն կարելի է ստանալ: Ներկայումս հետազոտության նպատակ է դարձել կապը լուսային դաշտով պայմանավորված տոպոլոգիական նյութերի մակրոսկոպիկ վարքագծի և դրանց միկրոսկոպիկ ատոմային կառուցվածքի և էլեկտրոնային հատկությունների միջև:

Տոպոլոգիական նյութերի ֆոտոէլեկտրական արձագանքման վարքագիծը սերտորեն կապված է դրա միկրոսկոպիկ էլեկտրոնային կառուցվածքի հետ: Տոպոլոգիական կիսամետաղների համար ժապավենի խաչմերուկի մոտ կրիչի գրգռումը խիստ զգայուն է համակարգի ալիքային ֆունկցիայի բնութագրիչների նկատմամբ: Տոպոլոգիական կիսամետաղների ոչ գծային օպտիկական երևույթների ուսումնասիրությունը կարող է օգնել մեզ ավելի լավ հասկանալու համակարգի գրգռված վիճակների ֆիզիկական հատկությունները, և ակնկալվում է, որ այդ ազդեցությունները կարող են օգտագործվել արտադրության մեջ.օպտիկական սարքերև արևային բջիջների նախագծում՝ ապագայում ապահովելով պոտենցիալ գործնական կիրառություն: Օրինակ, Վեյլի կիսամետաղում շրջանաձև բևեռացված լույսի ֆոտոն կլանելը կհանգեցնի պտույտի շեղմանը, և անկյունային իմպուլսի պահպանման համար, Վեյլի կոնի երկու կողմերում էլ էլեկտրոնի գրգռումը ասիմետրիկորեն կբաշխվի երկայնքով: շրջանաձև բևեռացված լույսի տարածման ուղղությունը, որը կոչվում է քիրալային ընտրության կանոն (Նկար 1):

Տոպոլոգիական նյութերի ոչ գծային օպտիկական երևույթների տեսական ուսումնասիրությունը սովորաբար ընդունում է նյութի հիմնական վիճակի հատկությունների և համաչափության վերլուծության հաշվարկի համադրման մեթոդը։ Այնուամենայնիվ, այս մեթոդն ունի որոշ թերություններ. այն չունի իրական ժամանակի դինամիկ տեղեկատվություն իմպուլսի տարածության և իրական տարածության մեջ գրգռված կրիչների մասին, և այն չի կարող ուղղակի համեմատություն հաստատել ժամանակի լուծված փորձարարական հայտնաբերման մեթոդի հետ: Էլեկտրոն-ֆոնոնների և ֆոտոն-ֆոնոնների միջև կապը հնարավոր չէ դիտարկել: Եվ սա շատ կարևոր է որոշակի փուլային անցումներ կատարելու համար: Բացի այդ, խաթարման տեսության վրա հիմնված այս տեսական վերլուծությունը չի կարող առնչվել ուժեղ լուսային դաշտի ներքո տեղի ունեցող ֆիզիկական գործընթացներին: Առաջին սկզբունքների վրա հիմնված ժամանակից կախված խտության ֆունկցիոնալ մոլեկուլային դինամիկան (TDDFT-MD) մոդելավորումը կարող է լուծել վերը նշված խնդիրները:

Վերջերս հետազոտող Մեն Շենգի, հետդոկտորական գիտաշխատող Գուան Մենգսյուեի և դոկտորանտ Վան Էնի ղեկավարությամբ՝ Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի ֆիզիկայի ինստիտուտի /Պեկինի կենտրոնացված նյութի ազգային հետազոտական ​​կենտրոնի մակերևութային ֆիզիկայի պետական ​​առանցքային լաբորատորիայի SF10 խմբից: Ֆիզիկան, Պեկինի տեխնոլոգիական ինստիտուտի պրոֆեսոր Սուն Ջիատաոյի հետ համագործակցելով, նրանք օգտագործեցին ինքնամշակված հուզված վիճակի դինամիկայի մոդելավորման TDAP ծրագրակազմը: Հետազոտված են երկրորդ տեսակի Weyl կիսամետաղային WTe2-ի քվաստիկականների գրգռման արձագանքման բնութագրերը գերարագ լազերային:

Ցույց է տրվել, որ Վեյլի կետի մոտ կրիչների ընտրովի գրգռումը որոշվում է ատոմային ուղեծրի համաչափությամբ և անցումային ընտրության կանոնով, որը տարբերվում է քիրալային գրգռման սովորական պտույտի ընտրության կանոնից, և դրա գրգռման ուղին կարող է կառավարվել՝ փոխելով բևեռացման ուղղությունը։ գծային բևեռացված լույսի և ֆոտոնների էներգիայի (Նկար 2):

Կրիչների ասիմետրիկ գրգռումը իրական տարածության մեջ առաջացնում է ֆոտոհոսանք տարբեր ուղղություններով, ինչը ազդում է համակարգի միջշերտային սայթաքման ուղղության և համաչափության վրա: Քանի որ WTe2-ի տոպոլոգիական հատկությունները, ինչպիսիք են Վեյլի կետերի քանակը և իմպուլսի տարածության բաժանման աստիճանը, մեծապես կախված են համակարգի համաչափությունից (Նկար 3), կրիչների ասիմետրիկ գրգռումը կհանգեցնի Վեյլի տարբեր վարքագծին: քվաստիմասնիկներ իմպուլսի տարածության մեջ և համակարգի տոպոլոգիական հատկությունների համապատասխան փոփոխություններ։ Այսպիսով, ուսումնասիրությունը ապահովում է ֆոտոտոպոլոգիական փուլային անցումների հստակ փուլային դիագրամ (Նկար 4):

Արդյունքները ցույց են տալիս, որ Վեյլ կետի մոտ պետք է ուշադրություն դարձնել կրիչի գրգռման քիրալությանը և վերլուծել ալիքային ֆունկցիայի ատոմային ուղեծրային հատկությունները: Երկուսի ազդեցությունները նման են, բայց մեխանիզմն ակնհայտորեն տարբեր է, ինչը տեսական հիմք է տալիս Վեյլի կետերի եզակիությունը բացատրելու համար: Բացի այդ, այս ուսումնասիրության մեջ ընդունված հաշվողական մեթոդը կարող է խորապես հասկանալ ատոմային և էլեկտրոնային մակարդակներում բարդ փոխազդեցությունները և դինամիկ վարքագիծը գերարագ ժամանակային մասշտաբով, բացահայտել դրանց միկրոֆիզիկական մեխանիզմները և ակնկալվում է, որ հզոր գործիք կլինի ապագա հետազոտությունների համար: ոչ գծային օպտիկական երևույթները տոպոլոգիական նյութերում.

Արդյունքները՝ Nature Communications ամսագրում: Հետազոտական ​​աշխատանքին աջակցում են Ազգային առանցքային հետազոտությունների և զարգացման պլանը, Բնական գիտության ազգային հիմնադրամը և Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի ռազմավարական փորձնական ծրագիրը (Կատեգորիա B):

ՆԿ.1.ա. Շրջանաձև բևեռացված լույսի ներքո քիրալության ընտրության կանոնը Վեյլի դրական նշանով (χ=+1) կետերի համար. b-ի Վեյլ կետում ատոմային ուղեծրի համաչափության պատճառով ընտրովի գրգռում. χ=+1 on-line բևեռացված լույսի ներքո

ՆԿԱՐ. 2. a-ի ատոմային կառուցվածքի դիագրամ, Td-WTe2; բ. Գոտու կառուցվածքը Ֆերմիի մակերեսի մոտ; գ) ատոմային ուղեծրերի ժապավենի կառուցվածքը և հարաբերական ներդրումը, որոնք բաշխված են Բրիլուի շրջանում բարձր սիմետրիկ գծերի երկայնքով, սլաքները (1) և (2) ներկայացնում են գրգռումը համապատասխանաբար Վեյլի կետերից մոտ կամ հեռու. դ. Շղթայի կառուցվածքի ուժեղացում Գամմա-X ուղղությամբ

ՆԿ.3.ab. Գծային բևեռացված լույսի բևեռացման ուղղության հարաբերական միջշերտ շարժումը բյուրեղի A առանցքի և B առանցքի երկայնքով, և շարժման համապատասխան ռեժիմը պատկերված է. Գ. Համեմատություն տեսական մոդելավորման և փորձարարական դիտարկման միջև; de. Համակարգի համաչափության էվոլյուցիան և երկու ամենամոտ Վեյլ կետերի դիրքը, թիվը և աստիճանը kz=0 հարթությունում

ՆԿԱՐ. 4. Ֆոտոտոպոլոգիական փուլային անցում Td-WTe2-ում գծային բևեռացված լույսի ֆոտոնների էներգիայի (?) ω) և բևեռացման ուղղության (θ) կախված փուլային դիագրամի համար