Pažanga buvo padaryta tiriant itin judėjimą Weil kvaziparticles, kontroliuojamaislazeriai
Pastaraisiais metais teoriniai ir eksperimentiniai topologinių kvantinių būsenų ir topologinės kvantinės medžiagos tyrimai tapo karšta tema sutrumpintos medžiagos fizikos srityje. Kaip nauja materijos klasifikavimo koncepcija, topologinė tvarka, kaip ir simetrija, yra pagrindinė kondensuotos materijos fizikos koncepcija. Gilus topologijos supratimas yra susijęs su pagrindinėmis kondensuotos medžiagos fizikos problemomis, tokiomis kaip pagrindinė elektroninė struktūraKvantinės fazės, Kvantinės fazės perėjimai ir daugelio imobilizuotų elementų sužadinimas kvantinėse fazėse. Topologinėse medžiagose sujungimas tarp daugelio laisvės laipsnių, tokių kaip elektronai, fononai ir nugara, vaidina lemiamą vaidmenį suprantant ir reguliuojant medžiagų savybes. Šviesos sužadinimas gali būti naudojamas atskirti skirtingą sąveiką ir manipuliuoti materijos būkle, o tada galima gauti informacijos apie pagrindines medžiagos fizines savybes, struktūrinių fazių perėjimus ir naujas kvantines būsenas. Šiuo metu tyrimų tikslas tapo ryšys tarp topologinių medžiagų, kurias lemia šviesos laukas, ir jų mikroskopinės atominės struktūros ir elektroninės savybės.
Topologinių medžiagų fotoelektrinis atsakas yra glaudžiai susijęs su jos mikroskopine elektronine struktūra. Topologiniams pusiau metalams nešiklio sužadinimas šalia juostos sankryžos yra labai jautrus sistemos bangos funkcijos charakteristikoms. Topologinių pusiau metalų netiesinių optinių reiškinių tyrimas gali padėti mums geriau suprasti sužadintų sistemos fizines savybes, ir tikimasi, kad šis poveikis gali būti naudojamas gaminant gamybą gamybojeOptiniai įrenginiaiir saulės elementų dizainas, suteikiantis galimą praktinį pritaikymą ateityje. Pvz., Weyl pusiau metale, sugeriantis apskritimo poliarizuotos šviesos fotoną, sukimasis pasisuks, o norint patenkinti kampinio pagreičio išsaugojimą, elektronų sužadinimas iš abiejų Weylo kūgio pusių bus asimetriškai paskirstytas išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai išilgai Apskritai poliarizuotos šviesos sklidimo kryptis, vadinama chiralinės atrankos taisykle (1 paveikslas).
Teorinis netiesinių topologinių medžiagų optinių fenomenų tyrimas paprastai naudoja metodą, kaip sujungti medžiagų pagrindinės būsenos savybių ir simetrijos analizės apskaičiavimą. Tačiau šis metodas turi tam tikrų defektų: jam trūksta realiojo laiko dinaminės informacijos apie susijaudinusius nešiklius, esančius impulsų erdvėje ir tikroje erdvėje, ir jis negali nustatyti tiesioginio palyginimo su laiko nustatytu eksperimento aptikimo metodu. Negalima atsižvelgti į elektronų fononų ir fotoninių fononų jungtį. Ir tai labai svarbu, kad įvyktų tam tikri fazės perėjimai. Be to, ši teorinė analizė, pagrįsta perturbacijos teorija, negali spręsti fizinių procesų, esančių stiprioje šviesos lauke. Nuo laiko priklausomas tankio funkcinė molekulinė dinamika (TDDFT-MD) modeliavimas, pagrįstas pirmaisiais principais, gali išspręsti aukščiau pateiktas problemas.
Neseniai vadovaujant tyrėjui Mengui Shengui, podoktorantūros tyrėjui Guanui Mengxue ir doktorantams Wang En iš Kinijos mokslų akademijos/Pekino Nacionalinio koncentruotų medžiagų fizikos instituto SF10 grupės SF10 grupei/Pekino Nacionalinio tyrimų centro paviršiaus fizikos laboratorijos. Fizika, bendradarbiaudami su Pekino technologijos instituto profesoriumi Sun Jiatao Modeliavimo programinė įranga TDAP. Ištirtos ketvirtos rūšies Weyl pusiau metalo WTE2 atsako charakteristikos su ypač greitu lazeriu.
Įrodyta, kad selektyvų nešiklių sužadinimą šalia Weylo taško lemia atominės orbitos simetrijos ir pereinamosios atrankos taisyklė, kuri skiriasi nuo įprastos chiralinio sužadinimo, o jo sužadinimo kelio gali būti kontroliuojamas keičiant poliarizacijos kryptį. tiesiškai poliarizuotos šviesos ir fotono energijos (2 pav.).
Asimetrinis nešiklių sužadinimas sukelia fotocurrents skirtingomis kryptimis realioje erdvėje, o tai daro įtaką sistemos tarpsluoksnio slydimo krypčiai ir simetrijai. Kadangi WTE2 topologinės savybės, tokios kaip Weylo taškų skaičius ir atskyrimo laipsnis impulsų erdvėje, labai priklauso nuo sistemos simetrijos (3 paveikslas), asimetrinis nešėjų sužadinimas sukels skirtingą Weyl elgesį su Weyl elgesiu. Quastiparticles impulsų erdvėje ir atitinkami sistemos topologinės savybių pokyčiai. Taigi, tyrimas pateikia aiškią fotopologinės fazės perėjimų fazės schemą (4 paveikslas).
Rezultatai rodo, kad reikia atkreipti dėmesį į nešiklio sužadinimo netoli Weyl taško chiralumo ir turėtų būti išanalizuotos bangos funkcijos atominės orbitos savybės. Dviejų padariniai yra panašūs, tačiau mechanizmas akivaizdžiai skiriasi, o tai suteikia teorinį pagrindą paaiškinti Weyl taškų išskirtinumą. Be to, šiame tyrime priimtas skaičiavimo metodas gali giliai suprasti sudėtingą sąveiką ir dinaminį elgesį atominiu ir elektroniniu lygmeniu ypač greitu laiko skale, atskleidžia jų mikrofizinius mechanizmus ir tikimasi, kad jis bus galinga priemonė būsimiems tyrimams atlikti tyrimams, susijusiems su būsimi tyrimais, susijusiais su būsimiems tyrimams dėl tyrimų, susijusių su būsimais tyrimais dėl tyrimų, susijusių su būsimais tyrimais dėl tyrimų, susijusių su būsimiems tyrimams dėl tyrimų apie Netiesiniai optiniai reiškiniai topologinėse medžiagose.
Rezultatai yra žurnale „Nature Communications“. Tyrimo darbus remia Nacionalinis pagrindinis tyrimų ir plėtros planas, Nacionalinis gamtos mokslų fondas ir Kinijos mokslų akademijos strateginis bandomasis projektas (B kategorija).
1 pav. Chiralumo pasirinkimo taisyklė Weyl taškams su teigiamu chirališkumo ženklu (χ =+1), esant apskritai poliarizuotai šviesai; Selektyvus sužadinimas dėl atominės orbitos simetrijos Weyl taške B. χ =+1 internetinėje poliarizuotoje šviesoje
Fig. 2. A, TD-WTE2 atominės struktūros schema; b. Juostos struktūra šalia Fermi paviršiaus; c) juostos struktūra ir santykinis atominių orbitų indėlis, pasiskirstęs išilgai aukštų simetrinių linijų Brillouino regione, rodyklės (1) ir (2) reiškia sužadinimą atitinkamai arba toli nuo Weyl taškų; d. Juostos struktūros amplifikacija gama-x kryptimi
3 pav. C. Teorinio modeliavimo ir eksperimentinio stebėjimo palyginimas; DE: Simetrijos sistemos evoliucija ir dviejų artimiausių Weyl taškų padėties kz = 0 plokštumos padėtis, skaičius ir laipsnis.
Fig. 4. Fotopologinės fazės perėjimas Td-WTE2 tiesiškai poliarizuotai šviesos fotono energijai (?) Ω) ir poliarizacijos krypčiai (θ) Priklausoma fazės diagrama
Pašto laikas: 2012 m. Rugsėjo 25 d