Լազերներով կառավարվող Վեյլի կիսամասնիկների գերարագ շարժման ուսումնասիրության մեջ առաջընթաց է գրանցվել։

Առաջընթաց է գրանցվել Վեյլի կիսամասնիկների գերարագ շարժման ուսումնասիրության մեջ, որոնք կառավարվում ենլազերներ

Վերջին տարիներին տոպոլոգիական քվանտային վիճակների և տոպոլոգիական քվանտային նյութերի վերաբերյալ տեսական և փորձարարական հետազոտությունները դարձել են թեժ թեմա խտացված նյութի ֆիզիկայի ոլորտում: Որպես նյութի դասակարգման նոր հասկացություն, տոպոլոգիական կարգը, ինչպես համաչափությունը, խտացված նյութի ֆիզիկայի հիմնարար հասկացություն է: Տոպոլոգիայի խորը ըմբռնումը կապված է խտացված նյութի ֆիզիկայի հիմնական խնդիրների հետ, ինչպիսիք են նյութի էլեկտրոնային կառուցվածքի հիմնական…քվանտային փուլեր, քվանտային փուլային անցումներ և քվանտային փուլերում բազմաթիվ անշարժացված տարրերի գրգռում: Տոպոլոգիական նյութերում ազատության բազմաթիվ աստիճանների, ինչպիսիք են էլեկտրոնները, ֆոնոնները և սպինը, միջև կապը վճռորոշ դեր է խաղում նյութի հատկությունները հասկանալու և կարգավորելու գործում: Լույսի գրգռումը կարող է օգտագործվել տարբեր փոխազդեցությունները տարբերակելու և նյութի վիճակը մանիպուլյացիայի ենթարկելու համար, որից հետո կարելի է ստանալ տեղեկատվություն նյութի հիմնական ֆիզիկական հատկությունների, կառուցվածքային փուլային անցումների և նոր քվանտային վիճակների մասին: Ներկայումս լույսի դաշտով պայմանավորված տոպոլոգիական նյութերի մակրոսկոպիկ վարքի և դրանց մանրադիտակային ատոմային կառուցվածքի ու էլեկտրոնային հատկությունների միջև կապը դարձել է հետազոտական ​​նպատակ:

Տոպոլոգիական նյութերի ֆոտոէլեկտրական արձագանքի վարքագիծը սերտորեն կապված է դրանց մանրադիտակային էլեկտրոնային կառուցվածքի հետ։ Տոպոլոգիական կիսամետաղների դեպքում, գոտիների հատման կետին մոտ գտնվող կրողի գրգռումը խիստ զգայուն է համակարգի ալիքային ֆունկցիայի բնութագրերի նկատմամբ։ Տոպոլոգիական կիսամետաղներում ոչ գծային օպտիկական երևույթների ուսումնասիրությունը կարող է օգնել մեզ ավելի լավ հասկանալ համակարգի գրգռված վիճակների ֆիզիկական հատկությունները, և ենթադրվում է, որ այս էֆեկտները կարող են օգտագործվել...օպտիկական սարքերև արևային մարտկոցների նախագծումը, որը ապագայում հնարավորություն է տալիս գործնական կիրառություններ ունենալ: Օրինակ՝ Վեյլի կիսամետաղում շրջանաձև բևեռացված լույսի ֆոտոնի կլանումը կհանգեցնի սպինի շրջադարձի, և անկյունային մոմենտի պահպանմանը համապատասխանելու համար Վեյլի կոնի երկու կողմերում էլեկտրոնային գրգռումը ասիմետրիկորեն կբաշխվի շրջանաձև բևեռացված լույսի տարածման ուղղությամբ, որը կոչվում է քիրալ ընտրության կանոն (Նկար 1):

Տոպոլոգիական նյութերի ոչ գծային օպտիկական երևույթների տեսական ուսումնասիրությունը սովորաբար կիրառում է նյութի հիմնական վիճակի հատկությունների հաշվարկի և սիմետրիայի վերլուծության համադրման մեթոդը: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդն ունի որոշ թերություններ. այն չունի գրգռված կրիչների իրական ժամանակի դինամիկ տեղեկատվություն իմպուլսի տարածության և իրական տարածության մեջ, և այն չի կարող ուղիղ համեմատություն հաստատել ժամանակի լուծմամբ փորձարարական հայտնաբերման մեթոդի հետ: Էլեկտրոն-ֆոնոնների և ֆոտոն-ֆոնոնների միջև կապը չի կարող դիտարկվել: Եվ սա կարևոր է որոշակի փուլային անցումների տեղի ունենալու համար: Բացի այդ, պերտուրբացիայի տեսության վրա հիմնված այս տեսական վերլուծությունը չի կարող անդրադառնալ ուժեղ լույսի դաշտի տակ տեղի ունեցող ֆիզիկական պրոցեսներին: Առաջին սկզբունքների վրա հիմնված ժամանակից կախված խտության ֆունկցիոնալ մոլեկուլային դինամիկայի (TDDFT-MD) մոդելավորումը կարող է լուծել վերը նշված խնդիրները:

Վերջերս, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի ֆիզիկայի ինստիտուտի/Պեկինի կոնցենտրացված նյութի ֆիզիկայի ազգային հետազոտական ​​կենտրոնի SF10 խմբի հետազոտող Մենգ Շենգի, հետդոկտորական հետազոտող Գուան Մենսյուեի և դոկտորանտ Վան Էնի ղեկավարությամբ, Պեկինի տեխնոլոգիական ինստիտուտի պրոֆեսոր Սուն Ցզյատաոյի հետ համատեղ, նրանք օգտագործել են ինքնուրույն մշակված գրգռված վիճակի դինամիկայի մոդելավորման TDAP ծրագիրը: Ուսումնասիրվել են քվազիմասնիկների գրգռման արձագանքի բնութագրերը գերարագ լազերին Վեյլի կիսամետաղ WTe2-ի երկրորդ տեսակի մեջ:

Ցույց է տրվել, որ Վեյլի կետի մոտ կրիչների ընտրողական գրգռումը որոշվում է ատոմային ուղեծրային սիմետրիայով և անցումային ընտրության կանոնով, որը տարբերվում է քիրալային գրգռման համար սովորական սպինի ընտրության կանոնից, և դրա գրգռման ուղին կարող է կառավարվել գծային բևեռացված լույսի և ֆոտոնային էներգիայի բևեռացման ուղղությունը փոխելով (Նկ. 2):

Կրողների ասիմետրիկ գրգռումը իրական տարածությունում առաջացնում է տարբեր ուղղություններով ֆոտոհոսանքներ, ինչը ազդում է համակարգի միջշերտային սահքի ուղղության և համաչափության վրա: Քանի որ WTe2-ի տոպոլոգիական հատկությունները, ինչպիսիք են Վեյլի կետերի քանակը և իմպուլսի տարածությունում բաժանման աստիճանը, մեծապես կախված են համակարգի համաչափությունից (Նկար 3), կրողների ասիմետրիկ գրգռումը կհանգեցնի Վեյլի քվատիպամասնիկների տարբեր վարքագծի իմպուլսի տարածությունում և համակարգի տոպոլոգիական հատկությունների համապատասխան փոփոխությունների: Այսպիսով, ուսումնասիրությունը տալիս է ֆոտոտոպոլոգիական փուլային անցումների հստակ փուլային դիագրամ (Նկար 4):

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

Արդյունքները հրապարակվել են Nature Communications ամսագրում: Հետազոտական ​​աշխատանքը ֆինանսավորվում է Ազգային հիմնական հետազոտությունների և զարգացման ծրագրի, Ազգային բնական գիտությունների հիմնադրամի և Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի ռազմավարական փորձնական նախագծի (B կատեգորիա) կողմից:

ՆԿ.1.ա. Դրական քիրալության նշանով (χ=+1) Վեյլի կետերի համար քիրալության ընտրության կանոնը շրջանաձև բևեռացված լույսի ներքո։ b կետի Վեյլի կետում ատոմային ուղեծրային համաչափության պատճառով ընտրողական գրգռում։ χ=+1 ուղիղ բևեռացված լույսի ներքո։

ՆԿ. 2. a, Td-WTe2 ատոմային կառուցվածքի դիագրամ; բ. Ֆերմիի մակերևույթի մոտ գտնվող գոտիների կառուցվածքը; (գ) Բրիլուենի շրջանում բարձր սիմետրիկ գծերի երկայնքով բաշխված գոտիների կառուցվածքը և ատոմային օրբիտալների հարաբերական ներդրումները, (1) և (2) նետերը համապատասխանաբար ներկայացնում են Վեյլի կետերի մոտ կամ հեռու գրգռումը; դ. Գոտու կառուցվածքի ուժեղացում Գամմա-X ուղղությամբ

ՆԿ.3.ab: Նկարազարդված է բյուրեղի A և B առանցքների երկայնքով գծային բևեռացված լույսի բևեռացման ուղղությամբ միջշերտային հարաբերական շարժումը և համապատասխան շարժման ռեժիմը։ Գ. Համեմատություն տեսական մոդելավորման և փորձարարական դիտարկման միջև։ Դե. Համակարգի սիմետրիայի զարգացումը և kz=0 հարթության մեջ երկու ամենամոտ Վեյլի կետերի դիրքը, քանակը և բաժանման աստիճանը։

ՆԿ. 4. Td-WTe2-ում գծային բևեռացված լույսի ֆոտոնային էներգիայի (?) ω) և բևեռացման ուղղության (θ) կախված փուլային դիագրամի ֆոտոտոպոլոգիական փուլային անցումը