تم إحراز تقدم في دراسة الحركة الفائقة لجسيمات Weil consiparticles التي تسيطر عليهاالليزر
في السنوات الأخيرة ، أصبح البحث النظري والتجريبي حول الحالات الكمومية الطوبولوجية والمواد الكمية الطوبولوجية موضوعًا ساخنًا في مجال فيزياء المادة المكثفة. كمفهوم جديد لتصنيف المادة ، يعد النظام الطوبولوجي ، مثل التماثل ، مفهومًا أساسيًا في فيزياء المادة المكثفة. يرتبط الفهم العميق للطوبولوجيا بالمشاكل الأساسية في فيزياء المادة المكثفة ، مثل الهيكل الإلكتروني الأساسي لـمراحل الكم، انتقالات الطور الكمومي وإثارة العديد من العناصر التي تم تجميدها في المراحل الكمومية. في المواد الطوبولوجية ، يلعب الاقتران بين العديد من درجات الحرية ، مثل الإلكترونات والفونونات والدوران ، دورًا حاسمًا في فهم خصائص المواد وتنظيمها. يمكن استخدام الإثارة الضوئية للتمييز بين التفاعلات المختلفة والتلاعب بحالة المادة ، ويمكن بعد ذلك الحصول على المعلومات حول الخواص الفيزيائية الأساسية للمواد ، والتحولات في الطور الهيكلي ، وحالات كمية جديدة. في الوقت الحاضر ، أصبحت العلاقة بين السلوك العياني للمواد الطوبولوجية التي يحركها مجال الضوء والبنية الذرية المجهرية والخصائص الإلكترونية هدفًا للبحث.
يرتبط سلوك الاستجابة الكهروضوئية للمواد الطوبولوجية ارتباطًا وثيقًا بالهيكل الإلكتروني المجهري. بالنسبة إلى نصف المعادن الطوبولوجية ، يكون الإثارة الحاملة بالقرب من تقاطع النطاق حساسًا للغاية لخصائص وظيفة الموجة للنظام. يمكن أن تساعدنا دراسة الظواهر البصرية غير الخطية في نصف المعادن الطوبولوجية على فهم الخصائص الفيزيائية للحالات المتحمسة للنظام بشكل أفضل ، ومن المتوقع استخدام هذه الآثار في تصنيعالأجهزة البصريةوتصميم الخلايا الشمسية ، وتوفير تطبيقات عملية محتملة في المستقبل. على سبيل المثال ، في نصف المعادن في Weyl ، فإن امتصاص الفوتون من الضوء المستقطب الدائري سيؤدي إلى قلب الدوران ، ومن أجل تلبية الحفاظ على الزخم الزاوي ، سيتم توزيع الإثارة الإلكترونية على جانبي مخروط Weyl (1).
تعتمد الدراسة النظرية للظواهر البصرية غير الخطية للمواد الطوبولوجية طريقة الجمع بين حساب خصائص حالة الأرض المادية وتحليل التماثل. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها بعض العيوب: إنها تفتقر إلى المعلومات الديناميكية في الوقت الفعلي لناقلات متحمسة في مساحة الزخم والمساحة الحقيقية ، ولا يمكنها إقامة مقارنة مباشرة مع طريقة الكشف التجريبي التي تم حلها بالوقت. لا يمكن النظر في الاقتران بين الإلكترون الفونون والفوتون. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق بعض التحولات في الطور. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن يتعامل هذا التحليل النظري القائم على نظرية الاضطراب مع العمليات المادية في حقل الضوء القوي. يمكن لمحاكاة الديناميات الجزيئية الجزيئية الوظيفية المعتمدة على الكثافة المعتمدة على الوقت أن تحل المشكلات المذكورة أعلاه.
في الآونة الأخيرة ، تحت إشراف الباحث منغ شينغ ، الباحث ما بعد الدكتوراه جوان منغكوي وطالب الدكتوراه وانغن من مجموعة SF10 من المختبر الرئيسي للدولة في فيزياء السطح في معهد الفيزياء في الأكاديمية الصينية للعلوم ، فإنها تستخدم المركز الوطني للتكنولوجيا ، حيث يستخدمون البرمجيات المركزية لفيزياء المادة المركزة ، بالتعاون مع البروفيسور سونو. TDAP. يتم التحقيق في خصائص استجابة الإثارة في الجسيمات Quastiparticle إلى الليزر الفائق في النوع الثاني من WTE2 WTE2 WEYL شبه المعدني.
لقد تبين أن الإثارة الانتقائية للناقلات بالقرب من نقطة ويل يتم تحديدها من خلال التماثل المداري الذري وقاعدة اختيار الانتقال ، والتي تختلف عن قاعدة اختيار الدوران المعتادة للإثارة الحزبية ، ويمكن التحكم في مسار الإثارة عن طريق تغيير اتجاه استقطاب الضوء المستقطب خطيًا وطاقة الفوتون (الشكل 2).
الإثارة غير المتماثلة للناقلات يستحث الضوئيات الضوئية في اتجاهات مختلفة في الفضاء الحقيقي ، مما يؤثر على اتجاه وتماثل زلة الطبقة البينية للنظام. نظرًا لأن الخصائص الطوبولوجية لـ WTE2 ، مثل عدد نقاط Weyl ودرجة الفصل في مساحة الزخم ، تعتمد بشكل كبير على تناظر النظام (الشكل 3) ، فإن الإثارة غير المتماثلة للناقلات ستجلب سلوكًا مختلفًا في جسيمات Weyl Quastiparticles في مساحة الزخم والتغيرات المقابلة في المقالات الطوبولوجية للنظام. وبالتالي ، توفر الدراسة مخططًا واضحًا للمرحلة لانتقالات الطور الخلفي (الشكل 4).
أظهرت النتائج أنه ينبغي الانتباه إلى الانتباه إلى حاملة الإثارة الحاملة بالقرب من Weyl Point ، ويجب تحليل الخصائص المدارية الذرية لوظيفة الموجة. آثار الاثنين متشابهة ولكن الآلية مختلفة من الواضح ، والتي توفر أساسًا نظريًا لشرح تفرد نقاط Weyl. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للطريقة الحسابية المعتمدة في هذه الدراسة أن تفهم بعمق التفاعلات المعقدة والسلوكيات الديناميكية على المستويات الذرية والإلكترونية في نطاق زمني سريع السرعة ، تكشف عن آلياتها الميكروفيزيائية ، ومن المتوقع أن تكون أداة قوية للبحث المستقبلي حول الظواهر البصرية غير الخطية في المواد الطوبولوجية.
النتائج في مجلة Nature Communications. يتم دعم العمل البحثي من خلال خطة البحث والتطوير الرئيسية الوطنية ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية والمشروع التجريبي الاستراتيجي (الفئة ب) من الأكاديمية الصينية للعلوم.
FIG.1.A. قاعدة اختيار chirality لنقاط Weyl مع علامة chirality إيجابية (χ =+1) تحت الضوء المستقطب الدائري ؛ الإثارة الانتقائية بسبب التماثل المداري الذري في نقطة ويل ب. χ =+1 في الضوء المستقطب عبر الإنترنت
تين. 2. الرسم البياني للبنية الذرية من A ، TD-WTE2 ؛ ب. بنية النطاق بالقرب من سطح فيرمي. (ج) بنية النطاق والمساهمات النسبية للمدارات الذرية الموزعة على طول خطوط متماثلة عالية في منطقة Brillouin ، تمثل الأسهم (1) و (2) الإثارة بالقرب من نقاط Weyl أو بعيدة ، على التوالي ؛ د. تضخيم بنية النطاق على طول اتجاه جاما إكس
الشكل. C. مقارنة بين المحاكاة النظرية والمراقبة التجريبية ؛ DE: تطور التماثل للنظام وموضع وعدد ودرجة الفصل بين أقرب نقطتي Weyl في مستوى KZ = 0
تين. 4. انتقال المرحلة الضوئية في TD-WTE2 لطاقة الفوتون الخطي الخطي (؟) Ω) واتجاه الاستقطاب (θ) مخطط الطور المعتمد
وقت النشر: SEP-25-2023