Fortschrëtter gouf an der Etude vun ultraschnell Bewegung vun Weil quasiparticles kontrolléiert haten duerchLaser
An de leschte Joeren ass déi theoretesch an experimentell Fuerschung iwwer topologesche Quantezoustand an topologesche Quantematerialien e waarmt Thema am Beräich vun der Kondenséierter Matièrephysik ginn.Als neit Konzept vun der Matière Klassifikatioun, topologesch Uerdnung, wéi Symmetrie, ass e fundamentalt Konzept an der condenséierter Matière Physik.En déiwe Verständnis vun der Topologie ass mat de Basisproblemer an der Physik vun der kondenséierter Matière verbonnen, sou wéi d'Basis elektronesch Struktur vunQuantephasen, Quantephase Iwwergäng an Excitatioun vu villen immobiliséierten Elementer a Quantephasen.An topologesche Materialien spillt d'Kopplung tëscht ville Fräiheetsgraden, wéi Elektronen, Phononen a Spin, eng entscheedend Roll fir d'Materialeigenschaften ze verstoen an ze reguléieren.Liicht Excitatioun kann benotzt ginn fir tëscht verschiddenen Interaktiounen ze z'ënnerscheeden an den Zoustand vun der Matière ze manipuléieren, an Informatioun iwwer d'Basisphysikalesch Eegeschafte vum Material, strukturell Phaseniwwergäng an nei Quantezoustand kënnen dann kritt ginn.Am Moment ass d'Relatioun tëscht makroskopescht Verhalen vun topologesche Materialien, déi duerch Liichtfeld ugedriwwe ginn, an hir mikroskopesch atomarer Struktur an elektronesch Eegeschafte e Fuerschungsziel ginn.
D'fotoelektrescht Äntwertverhalen vun topologesche Materialien ass enk mat senger mikroskopescher elektronescher Struktur verbonnen.Fir topologesch Hallefmetaller ass d'Trägerexcitatioun no bei der Band Kräizung héich empfindlech op d'Wellefunktiounseigenschaften vum System.D'Studie vun net-linearen opteschen Phänomener an topologeschen Hallefmetaller kann eis hëllefen d'physikalesch Eegeschafte vun den opgereegten Zoustand vum System besser ze verstoen, an et gëtt erwaart datt dës Effekter an der Fabrikatioun vunopteschen Apparateran den Design vu Solarzellen, déi potenziell praktesch Uwendungen an Zukunft ubidden.Zum Beispill, an engem Weyl-Hallefmetall, absorbéiert e Photon vu kreesfërmeg polariséiertem Liicht wäert de Spin dréinen, a fir d'Konservatioun vum Wénkelmomentum z'erreechen, gëtt d'Elektronexcitatioun op béide Säiten vum Weylkegel asymmetresch laanscht verdeelt. d'Richtung vun der kreesfërmeg polariséierter Liichtverbreedung, déi d'Chiral Selektiounsregel genannt gëtt (Figur 1).
Déi theoretesch Studie vun netlinearen opteschen Phänomener vun topologesche Materialien adoptéiert normalerweis d'Methode fir d'Berechnung vun de Material Grondzoustandseigenschaften a Symmetrieanalyse ze kombinéieren.Wéi och ëmmer, dës Method huet e puer Mängel: et feelt d'Echtzäit dynamesch Informatioun vun opgereegten Träger am Momentumraum an am richtege Raum, an et kann net en direkten Verglach mat der Zäitgeléist experimenteller Detektiounsmethod etabléieren.D'Kupplung tëscht Elektronphononen a Photonphononen kann net berücksichtegt ginn.An dëst ass entscheedend fir datt verschidde Phaseniwwergäng optrieden.Zousätzlech kann dës theoretesch Analyse op der Perturbatiounstheorie net mat de kierperleche Prozesser ënner dem staarke Liichtfeld ëmgoen.D'Zäit-ofhängeg Dicht funktionell molekulare Dynamik (TDDFT-MD) Simulatioun baséiert op éischt Prinzipien kann déi uewe Problemer léisen.
Viru kuerzem, ënner der Leedung vum Fuerscher Meng Sheng, Postdoctoral Fuerscher Guan Mengxue an Doktorand Wang En vun der SF10 Group vum State Key Laboratory of Surface Physics vum Institut fir Physik vun der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften / Peking National Research Center for Concentrated Matter Physik, an Zesummenaarbecht mam Professer Sun Jiatao vum Beijing Institute of Technology, hunn se déi selbst entwéckelt opgereegt Staatsdynamik Simulatiounssoftware TDAP benotzt.D'Äntwert Charakteristiken vun quastiparticle excitation zu ultraschnell Laser an der zweeter Zort vun Weyl semi-Metal WTe2 sinn ënnersicht.
Et gouf gewisen datt d'selektiv Excitatioun vun Träger no beim Weylpunkt duerch atomarer Orbitalsymmetrie an Iwwergangsselektiounsregel bestëmmt gëtt, déi anescht ass wéi déi üblech Spin Selektiounsregel fir chiral Exitatioun, a seng Excitatiounswee ka kontrolléiert ginn andeems d'Polariséierungsrichtung geännert gëtt. vun linear polariséiert Liicht an photon Energie (Fig. 2).
D'asymmetresch Excitatioun vun Träger induzéiert Photostroumen a verschiddene Richtungen am realen Raum, wat d'Richtung an d'Symmetrie vum Interlayer Rutsch vum System beaflosst.Zënter déi topologesch Eegeschafte vu WTe2, wéi d'Zuel vun de Weyl Punkten an de Grad vun der Trennung am Momentumraum, héich ofhängeg vun der Symmetrie vum System sinn (Figur 3), wäert d'asymmetresch Excitatioun vun Träger anescht Verhalen vu Weyl bréngen. Quastipartiklen am Dynamikraum an entspriechend Ännerungen an den topologeschen Eegeschafte vum System.Sou gëtt d'Etude e kloer Phase Diagramm fir phototopological Phase Transitioune (Dorënner 4).
D'Resultater weisen datt d'Chiralitéit vun der Trägerexcitatioun bei Weyl Punkt opmierksam sollt ginn, an d'Atombunnseigenschaften vun der Wellefunktioun solle analyséiert ginn.D'Effekter vun deenen zwee sinn ähnlech awer de Mechanismus ass offensichtlech anescht, wat eng theoretesch Basis gëtt fir d'Singularitéit vu Weyl Punkten z'erklären.Zousätzlech kann d'Computatiounsmethod, déi an dëser Etude ugeholl gouf, déi komplex Interaktiounen an dynamesch Verhalen um atomeschen an elektroneschen Niveau an enger super-schnell Zäitskala verstinn, hir mikrophysikalesch Mechanismen opzeweisen, a gëtt erwaart e mächtegt Tool fir zukünfteg Fuerschung iwwer net-linear optesch Phänomener an topologesche Materialien.
D'Resultater sinn am Journal Nature Communications.D'Fuerschungsaarbecht gëtt ënnerstëtzt vum National Key Research and Development Plan, der National Natural Science Foundation an dem Strategic Pilot Project (Kategorie B) vun der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften.
Fig.1.a.D'Chiralitéit Selektiounsregel fir Weyl Punkte mat positive Chiralitéit Zeechen (χ = +1) ënner kreesfërmeg polariséiert Liicht;Selektiv excitation durch atomarer orbitalsymmetrie um Weyl-punkt b.χ=+1 am online polariséiertem Liicht
FIG.2. Atomstrukturdiagramm vun engem, Td-WTe2;b.Band Struktur bei der Fermi Uewerfläch;(c) Band Struktur a relativ Contributiounen vun atomarer Orbitaler laanscht héich symmetresch Linnen an der Brillouin Regioun verdeelt, Pfeiler (1) an (2) representéieren excitation no oder wäit vun Weyl Punkten, respektiv;d.Amplifikatioun vun der Bandstruktur laanscht d'Gamma-X Richtung
FIG.3.ab: D'relativ interlayer Bewegung vun linear polariséiert Liichtjoer Polarisatioun Richtung laanscht d'A-Achs an B-Achs vum Kristallsglas produzéiert, an déi entspriechend Bewegung Modus illustréiert;C. Verglach tëscht theoretesch Simulatioun an experimentell Observatioun;de: Symmetrie-Evolutioun vum System an der Positioun, Zuel an Trennungsgrad vun den zwee nootste Weyl-Punkten am kz=0 Plang
FIG.4. Phototopologesch Phasetransitioun am Td-WTe2 fir linear polariséiert Liichtfotonenergie (?) ω) a Polariséierungsrichtung (θ) ofhängeg Phasediagramm
Post Zäit: Sep-25-2023