Kemajuan telah dibuat dalam studi tentang gerakan ultrafast dari quasipartikel Weil yang dikendalikan olehlaser
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian teoritis dan eksperimental tentang keadaan kuantum topologi dan bahan kuantum topologi telah menjadi topik hangat di bidang fisika materi kental. Sebagai konsep baru klasifikasi materi, tatanan topologi, seperti simetri, adalah konsep mendasar dalam fisika materi yang kental. Pemahaman yang mendalam tentang topologi terkait dengan masalah dasar dalam fisika materi kental, seperti struktur elektronik dasar darifase kuantum, Transisi fase kuantum dan eksitasi banyak elemen yang diimobilisasi dalam fase kuantum. Dalam bahan topologi, kopling antara banyak derajat kebebasan, seperti elektron, fonon dan putaran, memainkan peran yang menentukan dalam memahami dan mengatur sifat material. Eksitasi cahaya dapat digunakan untuk membedakan antara interaksi yang berbeda dan memanipulasi keadaan materi, dan informasi tentang sifat fisik dasar material, transisi fase struktural, dan keadaan kuantum baru kemudian dapat diperoleh. Saat ini, hubungan antara perilaku makroskopis bahan topologi yang didorong oleh medan cahaya dan struktur atom mikroskopis dan sifat elektronik telah menjadi tujuan penelitian.
Perilaku respons fotoelektrik bahan topologis terkait erat dengan struktur elektronik mikroskopisnya. Untuk semi-logam topologi, eksitasi pembawa di dekat persimpangan pita sangat sensitif terhadap karakteristik fungsi gelombang sistem. Studi tentang fenomena optik nonlinier di semi-logam topologi dapat membantu kita untuk lebih memahami sifat fisik dari keadaan tereksitasi sistem, dan diharapkan bahwa efek ini dapat digunakan dalam pembuatannyaperangkat optikdan desain sel surya, memberikan aplikasi praktis potensial di masa depan. Misalnya, dalam semi-logam weyl, menyerap foton cahaya terpolarisasi secara melingkar akan menyebabkan putaran terbalik, dan untuk memenuhi konservasi momentum sudut, eksitasi elektron di kedua sisi kerucut weyl akan didistribusikan secara asimetris (figure aturan yang dipolarisasi.
Studi teoritis fenomena optik nonlinier dari bahan topologi biasanya mengadopsi metode menggabungkan perhitungan sifat -sifat keadaan dasar material dan analisis simetri. Namun, metode ini memiliki beberapa cacat: tidak memiliki informasi dinamis real-time dari pembawa tereksitasi dalam ruang momentum dan ruang nyata, dan tidak dapat membuat perbandingan langsung dengan metode deteksi eksperimental yang diselesaikan waktu. Kopling antara elektron-fonon dan foton-fonon tidak dapat dipertimbangkan. Dan ini sangat penting untuk terjadi transisi fase tertentu. Selain itu, analisis teoritis ini berdasarkan teori gangguan tidak dapat menangani proses fisik di bawah bidang cahaya yang kuat. Simulasi Denamika Fungsional Molekul Densitas (TDDFT-MD) yang bergantung pada waktu berdasarkan prinsip-prinsip pertama dapat menyelesaikan masalah di atas.
Baru-baru ini, di bawah bimbingan peneliti Meng Sheng, peneliti postdoctoral Guan Mengxue dan mahasiswa doktoral Wang en dari kelompok SF10 dari Laboratorium Utama Negara Bagian Fisika Permukaan Institut Fisika Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Pusat Penelitian Nasional yang terkonsentrasi, mereka bekerja sama dengan Profesor Sun Jiatao, Pusat Penelitian Nasional, mereka bekerja sama dengan Profesor Jiata Jiatao dari BEIJING BEIJING TEKNIK KONDERRATASI, mereka bekerja sama dengan Profesor Jiata Jiatao dari The Beijing BEIJING BEIJING BEIJING BEIJING BEIJING BEIJING BEijing Tdap. Karakteristik respons eksitasi quastiparticle terhadap laser ultrafast dalam jenis kedua dari WEYL semi-logam WTE2 diselidiki.
Telah ditunjukkan bahwa eksitasi selektif pembawa di dekat titik Weyl ditentukan oleh aturan simetri orbital atom dan aturan pemilihan transisi, yang berbeda dari aturan pemilihan putaran yang biasa untuk eksitasi kiral, dan jalur eksitasi dapat dikontrol dengan mengubah arah polarisasi cahaya dan energi foton yang terpolarisasi linear (Gambar. 2).
Eksitasi asimetris dari pembawa menginduksi fotokuror dalam arah yang berbeda dalam ruang nyata, yang mempengaruhi arah dan simetri slip interlayer sistem. Karena sifat topologi WTE2, seperti jumlah titik weyl dan tingkat pemisahan dalam ruang momentum, sangat tergantung pada simetri sistem (Gambar 3), eksitasi asimetris dari pembawa akan membawa perilaku weyl quartipartikel yang berbeda dalam ruang momentum dan perubahan yang sesuai dalam sifat topologi sistem. Dengan demikian, penelitian ini memberikan diagram fase yang jelas untuk transisi fase fototopologis (Gambar 4).
Hasilnya menunjukkan bahwa kiralitas eksitasi pembawa di dekat Weyl Point harus diperhatikan, dan sifat orbital atom dari fungsi gelombang harus dianalisis. Efek keduanya serupa tetapi mekanismenya jelas berbeda, yang memberikan dasar teoritis untuk menjelaskan singularitas titik -titik weyl. Selain itu, metode komputasi yang diadopsi dalam penelitian ini dapat secara mendalam memahami interaksi yang kompleks dan perilaku dinamis pada tingkat atom dan elektronik dalam skala waktu yang sangat cepat, mengungkapkan mekanisme mikrofisiknya, dan diharapkan menjadi alat yang kuat untuk penelitian di masa depan tentang fenomena optik nonlinier dalam bahan topologi.
Hasilnya ada dalam jurnal Nature Communications. Pekerjaan penelitian ini didukung oleh Rencana Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional dan Proyek Percontohan Strategis (Kategori B) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok.
Gbr.1.A. Aturan pemilihan chirality untuk poin Weyl dengan tanda kiralitas positif (χ =+1) di bawah cahaya terpolarisasi secara melingkar; Eksitasi selektif karena simetri orbital atom pada titik weyl b. χ =+1 dalam lampu terpolarisasi on-line
ARA. 2. Diagram struktur atom A, TD-WTE2; B. Struktur pita di dekat permukaan Fermi; (c) Struktur pita dan kontribusi relatif orbital atom yang didistribusikan di sepanjang garis simetris tinggi di wilayah Brillouin, panah (1) dan (2) masing -masing mewakili eksitasi di dekat atau jauh dari titik -titik Weyl; D. Amplifikasi struktur pita di sepanjang arah gamma-x
Gbr.3.AB: Gerakan interlayer relatif dari arah polarisasi cahaya terpolarisasi linier di sepanjang sumbu-A dan sumbu B kristal, dan mode gerakan yang sesuai diilustrasikan; C. Perbandingan antara simulasi teoritis dan pengamatan eksperimental; DE: Evolusi Simetri Sistem dan Posisi, Jumlah dan Tingkat Pemisahan Dua Titik Weyl terdekat dalam bidang KZ = 0
ARA. 4. Transisi fase fototopologis di TD-WTE2 untuk energi foton cahaya terpolarisasi linier (?) Ω) dan arah polarisasi (θ) diagram fase dependen
Waktu posting: Sep-25-2023