Ilọsiwaju ti ṣe ninu iwadi ti ultrafast išipopada ti Weil quasiparticles ti iṣakoso nipasẹlesa
Ni awọn ọdun aipẹ, imọ-jinlẹ ati iwadii esiperimenta lori awọn ipinlẹ kuatomu topological ati awọn ohun elo kuatomu topological ti di koko-ọrọ ti o gbona ni aaye ti fisiksi ọrọ isọdi. Gẹgẹbi imọran tuntun ti isọdi ọrọ, aṣẹ topological, bii isunmọ, jẹ imọran ipilẹ ni fisiksi ọrọ di di. Agbọye ti o jinlẹ ti topology jẹ ibatan si awọn iṣoro ipilẹ ni fisiksi ọrọ ti di, gẹgẹbi eto itanna ipilẹ tikuatomu awọn ipele, awọn iyipada alakoso kuatomu ati igbadun ti ọpọlọpọ awọn eroja ti a ko le gbe ni awọn ipele kuatomu. Ninu awọn ohun elo topological, idapọ laarin ọpọlọpọ awọn iwọn ti ominira, gẹgẹbi awọn elekitironi, awọn phonons ati alayipo, ṣe ipa ipinnu ni oye ati ṣiṣakoso awọn ohun-ini ohun elo. Imudara ina le ṣee lo lati ṣe iyatọ laarin awọn ibaraẹnisọrọ oriṣiriṣi ati ṣe afọwọyi ipo ọrọ, ati alaye nipa awọn ohun-ini ipilẹ ti ara, awọn iyipada ipele igbekalẹ, ati awọn ipinlẹ kuatomu tuntun le lẹhinna gba. Ni lọwọlọwọ, ibatan laarin ihuwasi macroscopic ti awọn ohun elo topological ti o wa nipasẹ aaye ina ati eto atomiki ohun atomiki wọn ati awọn ohun-ini itanna ti di ibi-afẹde iwadii.
Ihuwasi idahun fọtoelectric ti awọn ohun elo topological jẹ ibatan pẹkipẹki si eto itanna airi rẹ. Fun topological ologbele-irin, awọn ti ngbe simi nitosi ikorita band jẹ gíga kókó si awọn igbi iṣẹ abuda ti awọn eto. Iwadi ti awọn iṣẹlẹ opiti aiṣedeede ni awọn irin ologbele topological le ṣe iranlọwọ fun wa lati ni oye awọn ohun-ini ti ara ti awọn ipinlẹ itara ti eto naa, ati pe o nireti pe awọn ipa wọnyi le ṣee lo ni iṣelọpọ tiopitika awọn ẹrọati apẹrẹ ti awọn sẹẹli oorun, pese awọn ohun elo ti o wulo ni ọjọ iwaju. Fun apẹẹrẹ, ninu ologbele-irin ti Weyl kan, gbigba photon ti ina pola ti o ni iyipo yoo jẹ ki iyipo yi pada, ati pe lati le pade itọju ti ipa igun-ara, itara elekitironi ni ẹgbẹ mejeeji ti konu Weyl yoo jẹ pinpin ni aibaramu pẹlu itọsọna ti itankale ina pola ti iyipo, eyiti a pe ni ofin yiyan chiral (Aworan 1).
Iwadi imọ-jinlẹ ti awọn iyalẹnu opiti ti kii ṣe lainidi ti awọn ohun elo topological nigbagbogbo gba ọna ti apapọ iṣiro ti awọn ohun-ini ipo ilẹ ohun elo ati itupalẹ afọwọṣe. Bibẹẹkọ, ọna yii ni diẹ ninu awọn abawọn: ko ni alaye akoko gidi ti o ni agbara ti awọn gbigbe ti o ni itara ni aaye iyara ati aaye gidi, ati pe ko le fi idi afiwera taara pẹlu ọna wiwa idanwo akoko-ipinnu. Isopọpọ laarin awọn elekitironi-phonons ati photon-phonons ko le ṣe akiyesi. Ati pe eyi ṣe pataki fun awọn iyipada alakoso kan lati ṣẹlẹ. Ni afikun, itupalẹ imọ-jinlẹ yii ti o da lori ilana idawọle ko le ṣe pẹlu awọn ilana ti ara labẹ aaye ina to lagbara. Imudara iwuwo molikula iṣẹ-ṣiṣe ti akoko-akoko (TDDFT-MD) ti o da lori awọn ipilẹ akọkọ le yanju awọn iṣoro loke.
Laipe, labẹ itọsọna ti oniwadi Meng Sheng, oniwadi postdoctoral Guan Mengxue ati ọmọ ile-iwe dokita Wang En ti Ẹgbẹ SF10 ti Ile-iṣẹ Key Key ti Ipinle ti Fisiksi Ilẹ ti Ile-ẹkọ ti Fisiksi ti Ile-ẹkọ giga Kannada ti Awọn sáyẹnsì / Ile-iṣẹ Iwadi Orilẹ-ede Beijing fun Ọrọ Iṣọkan Fisiksi, ni ifowosowopo pẹlu Ọjọgbọn Sun Jiatao ti Ile-ẹkọ Imọ-ẹrọ ti Ilu Beijing, wọn lo TDAP sọfitiwia iṣeṣiro iṣesi iṣesi ipinlẹ ti ara ẹni ti o ni idagbasoke. Awọn abuda idahun ti itara quastiparticle si laser ultrafast ni iru keji ti Weyl ologbele-irin WTe2 ni a ṣe iwadii.
O ti ṣe afihan pe yiyan yiyan ti awọn gbigbe ti o wa nitosi aaye Weyl jẹ ipinnu nipasẹ atommetric orbital symmetry ati ofin yiyan iyipada, eyiti o yatọ si ofin yiyan alayipo igbagbogbo fun isunmi chiral, ati pe ọna itara rẹ le ni iṣakoso nipasẹ yiyipada itọsọna polarization ti ina polarized laini ati agbara fotonu (FIG. 2).
Idunnu asymmetric ti awọn gbigbe nfa awọn fọtoyiya ni awọn itọnisọna oriṣiriṣi ni aaye gidi, eyiti o ni ipa lori itọsọna ati afọwọṣe ti isokuso interlayer ti eto naa. Niwọn igba ti awọn ohun-ini topological ti WTe2, gẹgẹbi nọmba awọn aaye Weyl ati iwọn iyapa ni aaye iyara, ti o gbẹkẹle igbẹkẹle ti eto naa (Ọpọlọpọ 3), itara asymmetric ti awọn gbigbe yoo mu ihuwasi oriṣiriṣi wa ti Weyl. quastiparticles ni aaye ipa ati awọn iyipada ti o baamu ni awọn ohun-ini topological ti eto naa. Nitorinaa, iwadi naa pese aworan atọka ti o han gbangba fun awọn iyipada alakoso phototopological (Aworan 4).
Awọn abajade fihan pe o yẹ ki a san ifojusi si chirality ti isunmi ti ngbe nitosi aaye Weyl, ati pe awọn ohun-ini orbital atomiki ti iṣẹ igbi yẹ ki o ṣe atupale. Awọn ipa ti awọn mejeeji jọra ṣugbọn ẹrọ naa han gbangba yatọ, eyiti o pese ipilẹ imọ-jinlẹ fun ṣiṣe alaye isokan ti awọn aaye Weyl. Ni afikun, ọna iṣiro ti a gba ninu iwadi yii le ni oye jinna awọn ibaraenisepo eka ati awọn ihuwasi agbara ni atomiki ati awọn ipele eletiriki ni iwọn akoko iyara-giga, ṣafihan awọn ọna ṣiṣe microphysical wọn, ati pe a nireti lati jẹ ohun elo ti o lagbara fun iwadii ọjọ iwaju lori aiṣedeede opitika iyalenu ni topological ohun elo.
Awọn abajade wa ninu iwe akọọlẹ Ibaraẹnisọrọ Iseda. Iṣẹ iwadii naa ni atilẹyin nipasẹ Eto Iwadi Key Key ati Eto Idagbasoke, National Natural Science Foundation ati Ilana Pilot Project (Ẹka B) ti Ile-ẹkọ giga ti Imọ-jinlẹ Kannada.
Fig.1.a. Ofin yiyan chirality fun awọn aaye Weyl pẹlu ami chirality rere (χ=+1) labẹ ina polarized yipo; Idunnu yiyan nitori atomimetiri orbital symmetry ni aaye Weyl ti b. χ=+1 ninu ina polarized lori ila
EEYA. 2. Atomic be aworan atọka ti a, Td-WTe2; b. Ẹgbẹ ẹgbẹ nitosi oju Fermi; (c) Ẹya ẹgbẹ ati awọn ifunni ojulumo ti awọn orbitals atomiki ti a pin kaakiri pẹlu awọn laini alamimọ giga ni agbegbe Brillouin, awọn ọfa (1) ati (2) duro fun itara nitosi tabi jinna si awọn aaye Weyl, lẹsẹsẹ; d. Imudara ti ọna ẹgbẹ ẹgbẹ ni itọsọna Gamma-X
FIG.3.ab: Awọn ojulumo interlayer ronu ti linearly polarized ina polarization itọsọna pẹlú awọn A-ipo ati B-ipo ti awọn gara, ati awọn ti o baamu ronu mode ti wa ni alaworan; C. Ifiwera laarin kikopa imọ-jinlẹ ati akiyesi esiperimenta; de: Itankalẹ Symmetry ti eto ati ipo, nọmba ati iwọn iyapa ti awọn aaye Weyl meji ti o sunmọ julọ ni kz = 0 ofurufu
EEYA. 4. Iyipada alakoso Phototopological ni Td-WTe2 fun agbara photon ina laini laini (?) ω) ati itọsọna polarization (θ) aworan ipele ti o gbẹkẹle
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-25-2023