Maendeleo yamepatikana katika utafiti wa mwendo wa haraka wa chembechembe za Weil zinazodhibitiwa nalasers
Katika miaka ya hivi karibuni, utafiti wa kinadharia na majaribio juu ya hali ya quantum ya kitolojia na nyenzo za quantum ya kitolojia imekuwa mada ya moto katika uwanja wa fizikia ya jambo lililofupishwa. Kama dhana mpya ya uainishaji wa jambo, mpangilio wa kitopolojia, kama ulinganifu, ni dhana ya msingi katika fizikia ya jambo lililofupishwa. Uelewa wa kina wa topolojia unahusiana na matatizo ya kimsingi katika fizikia ya vitu vilivyofupishwa, kama vile muundo wa kimsingi wa kielektroniki waawamu za quantum, mabadiliko ya awamu ya quantum na msisimko wa vipengele vingi visivyohamishika katika awamu za quantum. Katika nyenzo za kitopolojia, muunganisho kati ya viwango vingi vya uhuru, kama vile elektroni, phononi na spin, huchukua jukumu muhimu katika kuelewa na kudhibiti sifa za nyenzo. Msisimko mwepesi unaweza kutumika kutofautisha kati ya mwingiliano tofauti na kudhibiti hali ya maada, na taarifa kuhusu sifa za kimsingi za nyenzo, mabadiliko ya awamu ya muundo, na hali mpya za quantum zinaweza kupatikana. Kwa sasa, uhusiano kati ya tabia ya macroscopic ya nyenzo za topolojia zinazoendeshwa na uwanja wa mwanga na muundo wao wa atomiki wa microscopic na mali ya elektroniki imekuwa lengo la utafiti.
Tabia ya majibu ya picha ya vifaa vya topolojia inahusiana kwa karibu na muundo wake wa elektroniki wa microscopic. Kwa nusu-metali za juu, msisimko wa carrier karibu na makutano ya bendi ni nyeti sana kwa sifa za utendaji wa wimbi la mfumo. Utafiti wa matukio ya macho yasiyo ya mstari katika metali ya nusu ya topolojia inaweza kutusaidia kuelewa vyema sifa za kimwili za hali ya msisimko ya mfumo, na inatarajiwa kwamba athari hizi zinaweza kutumika katika utengenezaji wavifaa vya machona muundo wa seli za jua, kutoa uwezekano wa matumizi ya vitendo katika siku zijazo. Kwa mfano, katika nusu-metali ya Weyl, kufyonza fotoni ya mwanga wa polarized kwa mviringo kutasababisha spin kugeuka, na ili kukidhi uhifadhi wa kasi ya angular, msisimko wa elektroni kwenye pande zote za koni ya Weyl utasambazwa kwa usawa. mwelekeo wa uenezi wa mwanga wa polarized circularly, ambayo inaitwa utawala wa uteuzi wa chiral (Mchoro 1).
Utafiti wa kinadharia wa matukio ya macho yasiyo ya mstari wa nyenzo za topolojia kawaida huchukua njia ya kuchanganya hesabu ya mali ya hali ya ardhi na uchambuzi wa ulinganifu. Hata hivyo, njia hii ina kasoro fulani: haina taarifa za wakati halisi za wabebaji waliosisimka katika nafasi ya kasi na nafasi halisi, na haiwezi kuanzisha ulinganisho wa moja kwa moja na mbinu ya ugunduzi wa majaribio iliyotatuliwa kwa wakati. Uunganisho kati ya phononi za elektroni na phononi za fotoni haziwezi kuzingatiwa. Na hii ni muhimu kwa mabadiliko ya awamu fulani kutokea. Kwa kuongeza, uchambuzi huu wa kinadharia kulingana na nadharia ya uharibifu hauwezi kukabiliana na michakato ya kimwili chini ya uwanja wa mwanga wenye nguvu. Uigaji unaotegemea muda wa mienendo ya molekuli ya utendakazi (TDDFT-MD) kulingana na kanuni za kwanza unaweza kutatua matatizo yaliyo hapo juu.
Hivi majuzi, chini ya mwongozo wa mtafiti Meng Sheng, mtafiti wa baada ya udaktari Guan Mengxue na mwanafunzi wa udaktari Wang En wa Kundi la SF10 la Maabara Muhimu ya Jimbo la Fizikia ya uso wa Taasisi ya Fizikia ya Chuo cha Sayansi cha Uchina/Kituo cha Kitaifa cha Utafiti cha Beijing kwa Masuala Yaliyojikita. Fizikia, kwa ushirikiano na Profesa Sun Jiatao wa Taasisi ya Teknolojia ya Beijing, walitumia programu ya uigaji wa mienendo ya hali ya msisimko iliyojitengenezea TDAP. Sifa za mwitikio wa msisimko wa quastiparticle kwa leza ya kasi zaidi katika aina ya pili ya Weyl nusu metali WTe2 zinachunguzwa.
Imeonyeshwa kuwa msisimko wa kuchagua wa wabebaji karibu na sehemu ya Weyl huamuliwa na ulinganifu wa obiti ya atomiki na sheria ya uteuzi wa mpito, ambayo ni tofauti na kanuni ya kawaida ya uteuzi wa spin kwa msisimko wa sauti, na njia yake ya msisimko inaweza kudhibitiwa kwa kubadilisha mwelekeo wa polarization. ya mwanga linearly polarized na photon nishati (FIG. 2).
Msisimko wa asymmetric wa flygbolag huwashawishi photocurrents katika mwelekeo tofauti katika nafasi halisi, ambayo huathiri mwelekeo na ulinganifu wa kuingizwa kwa interlayer ya mfumo. Kwa kuwa sifa za kitopolojia za WTe2, kama vile idadi ya pointi za Weyl na kiwango cha utengano katika nafasi ya kasi, hutegemea sana ulinganifu wa mfumo (Mchoro 3), msisimko wa asymmetric wa wabebaji utaleta tabia tofauti za Weyl. quastiparticles katika nafasi ya kasi na mabadiliko yanayolingana katika mali ya kitolojia ya mfumo. Kwa hivyo, utafiti hutoa mchoro wa awamu ya wazi kwa mabadiliko ya awamu ya phototopological (Mchoro 4).
Matokeo yanaonyesha kuwa uchangamfu wa mtoa huduma karibu na sehemu ya Weyl unapaswa kuzingatiwa, na sifa za obiti za atomiki za utendaji wa mawimbi zinapaswa kuchanganuliwa. Athari za hizi mbili ni sawa lakini utaratibu ni tofauti, ambao hutoa msingi wa kinadharia wa kuelezea umoja wa alama za Weyl. Kwa kuongezea, mbinu ya hesabu iliyopitishwa katika utafiti huu inaweza kuelewa kwa undani mwingiliano changamano na tabia zinazobadilika katika viwango vya atomiki na elektroniki katika kipimo cha wakati wa haraka sana, kufichua mifumo yao ya kifizikia, na inatarajiwa kuwa zana madhubuti ya utafiti wa siku zijazo juu ya. matukio ya macho yasiyo ya mstari katika nyenzo za topolojia.
Matokeo yako katika jarida la Nature Communications. Kazi ya utafiti inaungwa mkono na Mpango Muhimu wa Kitaifa wa Utafiti na Maendeleo, Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi ya Asili na Mradi wa Majaribio ya Kimkakati (Kitengo B) cha Chuo cha Sayansi cha China.
FIG.1.a. Kanuni ya uteuzi wa uungwana kwa pointi za Weyl zilizo na ishara chanya ya uungwana (χ=+1) chini ya mwanga wa polarized; Msisimko wa kuchagua kutokana na ulinganifu wa obiti ya atomiki kwenye sehemu ya Weyl ya b. χ=+1 katika mwanga wa mtandaoni
FIG. 2. Mchoro wa muundo wa atomiki a, Td-WTe2; b. Muundo wa bendi karibu na uso wa Fermi; (c) Muundo wa bendi na michango ya kiasi ya obiti za atomiki zinazosambazwa kwenye mistari ya juu ya ulinganifu katika eneo la Brillouin, mishale (1) na (2) inawakilisha msisimko karibu au mbali na sehemu za Weyl, mtawalia; d. Kukuza muundo wa bendi kando ya mwelekeo wa Gamma-X
FIG.3.ab: Mwendo wa kiunganishi wa mwelekeo wa mgawanyiko wa mwanga wa mstari kando ya mhimili A-A na mhimili wa B wa fuwele, na modi ya harakati inayolingana inaonyeshwa; C. Ulinganisho kati ya uigaji wa kinadharia na uchunguzi wa majaribio; de: Mageuzi ya ulinganifu wa mfumo na nafasi, nambari na kiwango cha utengano wa pointi mbili za karibu za Weyl katika kz=0 ndege
FIG. 4. Mpito wa awamu ya upigaji picha katika Td-WTe2 kwa nishati ya picha ya mwanga iliyogawanywa kwa mstari (?) ω) na mwelekeo wa ubaguzi (θ) mchoro wa awamu tegemezi
Muda wa kutuma: Sep-25-2023