A ti ṣe ilọsiwaju ninu iwadi ti išipopada iyara ti awọn quasiparticles Weil ti a ṣakoso nipasẹawọn lesa
Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, ìwádìí ìmọ̀-ẹ̀rọ àti àyẹ̀wò lórí àwọn ipò quantum topological àti àwọn ohun èlò quantum topological ti di kókó ọ̀rọ̀ gbígbóná janjan ní ẹ̀ka fisiksi condensed matter. Gẹ́gẹ́ bí èrò tuntun nípa ìpínsísọ̀rí ohun èlò, ìtòlẹ́sẹẹsẹ ohun èlò, bíi ìṣọ̀kan, jẹ́ èrò pàtàkì nínú fisiksi condensed matter. Òye jíjinlẹ̀ nípa topology ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìṣòro pàtàkì nínú fisiksi condensed matter, bíi ìṣètò itanna ipilẹ̀ tiawọn ipele kuatomu, awọn iyipada ipele kuatomu ati iwuri ti ọpọlọpọ awọn eroja ti ko ni ipa ninu awọn ipele kuatomu. Ninu awọn ohun elo topological, isopọpọ laarin ọpọlọpọ awọn iwọn ominira, gẹgẹbi awọn elekitironi, awọn phonons ati spin, ṣe ipa pataki ninu oye ati ṣiṣakoso awọn ohun-ini ohun-ini. A le lo iwuri ina lati ṣe iyatọ laarin awọn ibaraenisepo oriṣiriṣi ati ṣiṣakoso ipo ohun-ini, ati alaye nipa awọn ohun-ini ti ara ipilẹ ohun-ini, awọn iyipada ipele eto, ati awọn ipo kuatomu tuntun lẹhinna ni a le gba. Ni lọwọlọwọ, ibatan laarin ihuwasi macroscopic ti awọn ohun elo topological ti a dari nipasẹ aaye ina ati eto atomiki kekere wọn ati awọn ohun-ini itanna ti di ibi-afẹde iwadii.
Ìhùwàsí ìdáhùn photoelectric ti àwọn ohun èlò topological ní ìbáṣepọ̀ tímọ́tímọ́ pẹ̀lú ìṣètò ẹ̀rọ itanna afẹ́fẹ́ rẹ̀. Fún àwọn semi-metals topological, ìgbóná ara tí ń gbé nǹkan nítòsí ìsopọ̀ band náà ní ìmọ̀lára púpọ̀ sí àwọn ànímọ́ iṣẹ́ ìgbì ti ètò náà. Ìkẹ́kọ̀ọ́ ti àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ opitika tí kìí ṣe linear nínú semi-metals topological le ràn wá lọ́wọ́ láti lóye àwọn ànímọ́ ti ara ti àwọn ipò ìtara ti ètò náà, a sì retí pé a le lo àwọn ipa wọ̀nyí nínú ṣíṣeawọn ẹrọ opitikaàti ìṣẹ̀dá àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn, tí ó ń pèsè àwọn ohun èlò tó ṣeé lò ní ọjọ́ iwájú. Fún àpẹẹrẹ, nínú Weyl semi-metal, fífa photon ìmọ́lẹ̀ onígun mẹ́rin mọ́ra yóò mú kí ìyípo náà yípo, àti láti lè bá ìpamọ́ agbára ìyípo mu, ìgbóná elekitironi ní ẹ̀gbẹ́ méjèèjì ti Weyl cone yóò pín káàkiri lọ́nà àìdọ́gba ní ìhà ìtọ́sọ́nà ìtànkálẹ̀ ìmọ́lẹ̀ onígun mẹ́rin, èyí tí a ń pè ní òfin yíyan chiral (Àwòrán 1).
Ìwádìí ìmọ̀ nípa àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ opitika tí kìí ṣe ti ìlà ti àwọn ohun èlò topological sábà máa ń gba ọ̀nà láti so ìṣirò àwọn ohun ìní ipò ilẹ̀ àti ìṣàyẹ̀wò symmetry pọ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, ọ̀nà yìí ní àwọn àbùkù kan: kò ní ìwífún nípa agbára gidi ti àwọn agbékalẹ̀ tí ó ní ìtara nínú space momentum àti real space, kò sì le fi ìdí ìfiwéra tààrà múlẹ̀ pẹ̀lú ọ̀nà ìwádìí àyẹ̀wò tí a yanjú àkókò. A kò le ronú nípa ìsopọ̀ láàrín electron-phonons àti photon-phonons. Èyí sì ṣe pàtàkì fún àwọn ìyípadà ìpele kan láti ṣẹlẹ̀. Ní àfikún, ìṣàyẹ̀wò ìmọ̀ yìí tí ó dá lórí ìmọ̀ ìdààmú kò le ṣe àkóso àwọn ìlànà ti ara lábẹ́ pápá ìmọ́lẹ̀ tí ó lágbára. Ìṣàpẹẹrẹ molecular functional density functional dynamics (TDDFT-MD) tí ó dá lórí àwọn ìlànà àkọ́kọ́ lè yanjú àwọn ìṣòro tí ó wà lókè yìí.
Láìpẹ́ yìí, lábẹ́ ìtọ́sọ́nà olùwádìí Meng Sheng, olùwádìí postdoctoral Guan Mengxue àti akẹ́kọ̀ọ́ dókítà Wang En ti ẹgbẹ́ SF10 ti State Key Laboratory of Surface Physics ti Institute of Physics ti Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Concentrated Matter Physics, ní ìfọwọ́sowọ́pọ̀ pẹ̀lú Ọ̀jọ̀gbọ́n Sun Jiatao ti Beijing Institute of Technology, wọ́n lo software TDAP tí wọ́n ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí excited state dynamics simulation. A ṣe ìwádìí nípa àwọn ànímọ́ ìdáhùn ti quastiparticle excitation sí ultrafast lesa nínú irú Weyl semi-metal WTe2 kejì.
A ti fihan pe a yan awọn ohun ti n gbe nitosi aaye Weyl ni a pinnu nipasẹ ilana atomiki orbital ati ofin yiyan iyipada, eyiti o yatọ si ofin yiyan iyipo deede fun iwuri chiral, ati pe ipa ọna iwuri rẹ le ṣee ṣakoso nipa yiyipada itọsọna polarization ti ina ti o ni ila ila ati agbara photon (FIG. 2).
Ìmúnilára àìdọ́gba ti àwọn ohun èlò ìrùsókè ń fa àwọn photocurrents ní onírúurú ìtọ́sọ́nà ní ojú àyè gidi, èyí tí ó ní ipa lórí ìtọ́sọ́nà àti ìṣọ̀kan ti ìfàsẹ̀yìn àárín àwọn aṣọ ìrùsókè ti ètò náà. Nítorí pé àwọn ohun ìní àyíká ti WTe2, gẹ́gẹ́ bí iye àwọn àmì Weyl àti ìwọ̀n ìyàsọ́tọ̀ nínú ààyè ìrùsókè, sinmi lórí ìṣọ̀kan ti ètò náà (Àwòrán 3), ìmúnilára àìdọ́gba ti àwọn ohun èlò ìrùsókè yóò mú ìwà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ti Weyl quastiparticles wá nínú ààyè ìrùsókè àti àwọn ìyípadà tí ó báramu nínú àwọn ohun ìní topological ti ètò náà. Nítorí náà, ìwádìí náà pèsè àwòrán ìpele tí ó ṣe kedere fún àwọn ìyípadà ìpele phototopological (Àwòrán 4).
Àwọn àbájáde náà fihàn pé ó yẹ kí a kíyèsí bí ìgbóná ara tí ń gbé nǹkan sí nítòsí ibi tí a ń pè ní Weyl point ṣe rí, àti pé a gbọ́dọ̀ ṣàyẹ̀wò àwọn ohun-ìní ìyípo atomiki ti iṣẹ́ ìgbì omi. Àwọn ipa méjèèjì jọra ṣùgbọ́n ó hàn gbangba pé ìlànà náà yàtọ̀, èyí tí ó pèsè ìpìlẹ̀ ìmọ̀-ẹ̀rọ fún ṣíṣàlàyé ẹ̀yà ara àwọn ibi tí a ń pè ní Weyl points. Ní àfikún, ọ̀nà ìṣirò tí a gbà nínú ìwádìí yìí lè lóye àwọn ìbáṣepọ̀ dídíjú àti àwọn ìwà dynamical ní àwọn ipele atomiki àti elekitironiki ní ìwọ̀n àkókò tí ó yára púpọ̀, ó lè fi àwọn ìlànà microphysique wọn hàn, a sì retí pé yóò jẹ́ irinṣẹ́ alágbára fún ìwádìí ọjọ́ iwájú lórí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ opitika tí kì í ṣe linear nínú àwọn ohun èlò topological.
Àwọn àbájáde náà wà nínú ìwé ìròyìn Nature Communications. Iṣẹ́ ìwádìí náà ni a ṣe àtìlẹ́yìn fún láti ọwọ́ National Key Research and Development Plan, National Natural Science Foundation àti Strategic Pilot Project (Ẹ̀ka B) ti Chinese Academy of Sciences.
ÀWÒRÁN 1.a. Òfin yíyan chirality fún àwọn àmì Weyl pẹ̀lú àmì chirality rere (χ=+1) lábẹ́ ìmọ́lẹ̀ oníyípo; Ìtara yíyan nítorí ìṣọ̀kan atomiki ní ojú ibi Weyl ti b. χ=+1 nínú ìmọ́lẹ̀ oníyípo lórí íńtánẹ́ẹ̀tì
ÀWÒRÁN 2. Àwòrán ìṣètò átọ́míìkì ti a, Td-WTe2; b. Ìṣètò ìṣètò ìṣètò lẹ́gbẹ̀ẹ́ ojú Fermi; (c) Ìṣètò ì ...
ÀWÒRÁN 3.ab: Ìṣípo àárín àwọn aṣọ tí ó ní ìbáṣepọ̀ ti ìtọ́sọ́nà ìfọ́mọ́ra ìmọ́lẹ̀ tí a ti fẹ̀ sí ìlà pẹ̀lú ìlà A àti ìlà B ti kírísítàlì náà, àti ipò ìṣípo tí ó báramu ni a ṣàfihàn; C. Àfiwé láàárín ìfarawé ìmọ̀-ẹ̀rọ àti àkíyèsí ìwádìí; de: Ìyípadà ìṣọ̀kan ti ètò náà àti ipò, nọ́mbà àti ìwọ̀n ìyàsọ́tọ̀ àwọn ojú ibi Weyl méjì tí ó súnmọ́ jùlọ nínú ìlà kz=0
ÀWÒRÁN 4. Ìyípadà ìpele fọ́tòtópọ́tò ní Td-WTe2 fún agbára fọ́tòn ìmọ́lẹ̀ tí a ti fẹ̀ sí ìlà (?) ω) àti àwòrán ìpele tí ó gbẹ́kẹ̀lé ìtọ́sọ́nà polarization (θ)
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹsàn-25-2023