Постигнат е напредок во проучувањето на ултрафаст движење на Вајл квазипартики контролирани од ласери

Постигнат е напредок во проучувањето на ултрафаст движење на Вајл квазипартики контролирани одласери

Во последниве години, теоретското и експерименталното истражување за тополошките квантни состојби и тополошките квантни материјали стана жешка тема во областа на физиката на кондензирана материја. Како нов концепт на класификација на материјата, тополошкиот поредок, како симетријата, е фундаментален концепт во физиката на кондензирана материја. Длабоко разбирање на топологијата е поврзано со основните проблеми во физиката на кондензирана материја, како што е основната електронска структура наквантни фази, Квантна фаза на транзиции и побудување на многу имобилизирани елементи во квантни фази. Во тополошките материјали, спојувањето помеѓу многу степени на слобода, како што се електрони, фонони и спин, игра одлучувачка улога во разбирањето и регулирањето на материјалните својства. Лесната побудување може да се користи за да се направи разлика помеѓу различните интеракции и да се манипулира со состојбата на материјата и потоа може да се добијат информации за основните физички својства на материјалот, структурните фази и новите квантни состојби. Во моментов, односот помеѓу макроскопското однесување на тополошките материјали управувано од светло поле и нивната микроскопска атомска структура и електронските својства стана цел за истражување.

Однесувањето на фотоелектричниот одговор на тополошките материјали е тесно поврзано со неговата микроскопска електронска структура. За тополошките полу-метали, побудувањето на превозникот во близина на пресекот на опсегот е многу чувствителна на карактеристиките на функцијата на брановите на системот. Студијата за нелинеарни оптички феномени во тополошки полу-метали може да ни помогне подобро да ги разбереме физичките својства на возбудените состојби на системот и се очекува овие ефекти да се користат во производството наОптички уредии дизајнирање на соларни ќелии, обезбедувајќи потенцијални практични апликации во иднина. На пример, во полу-метал на Вејл, апсорбирање на фотон на кружно поларизирана светлина ќе предизвика вртење на вртењето, а за да се исполни зачувувањето на аголниот интензитет, електронската побудување од двете страни на конусот ќе биде асиметрично дистрибуирана по насоката на насоката на циркуларно поларизираната светлина размножување, што се нарекува хирално селекција на правилото (Слика 1).

Теоретската студија за нелинеарни оптички феномени на тополошките материјали обично го усвојува методот за комбинирање на пресметката на својствата на материјалната земја и анализата на симетријата. Како и да е, овој метод има некои дефекти: му недостасуваат динамични информации во реално време на возбудени превозници во просторот на интензитет и реалниот простор и не може да воспостави директна споредба со методот на експериментално откривање временски решение. Спојувањето помеѓу електроните-фонони и фотонските фонони не може да се земе предвид. И ова е клучно за да се појават одредени фази на транзиција. Покрај тоа, оваа теоретска анализа заснована врз теоријата на пертурбација не може да се справи со физичките процеси под силното светло поле. Функционалната молекуларна динамика на густина зависна од временска зависност (TDDFT-MD) симулација заснована врз првите принципи може да ги реши горенаведените проблеми.

Recently, under the guidance of researcher Meng Sheng, postdoctoral researcher Guan Mengxue and doctoral student Wang En of the SF10 Group of the State Key Laboratory of Surface Physics of the Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Concentrated Matter Physics, in collaboration with Professor Sun Jiatao of the Beijing Institute of Technology, they used the self-developed excited state dynamics simulation software Tdap. Истражени се карактеристиките на одговор на побудување на QuastiParticle на ултрафаст ласер во вториот вид на Weyl полуметал WTE2.

Се покажа дека селективната побудување на носителите во близина на Вејл точка е одредена со правило за атомска орбитална симетрија и селекција на транзиција, што е различно од вообичаеното правило за избор на вртење за хирална побудување, а неговата побудување може да се контролира со промена на насоката на поларизација на линеарно поларизирана светлина и фотонска енергија (Сл. 2).

Асиметричната побудување на превозниците предизвикува фотокури во различни насоки во реалниот простор, што влијае на насоката и симетријата на меѓуслојното лизгање на системот. Бидејќи тополошките својства на WTE2, како што е бројот на точките на Вејл и степенот на раздвојување во просторот на моментумот, се многу зависни од симетријата на системот (Слика 3), асиметричната побудување на носителите ќе донесе различно однесување на вајл Quastiparticles во моментумот и соодветните промени во тополошките својства на системот. Така, студијата обезбедува јасен фазен дијаграм за транзиции на фотополошка фаза (Слика 4).

Резултатите покажуваат дека треба да се анализира хиралноста на побудување на превозникот во близина на Вејл Поинт, а треба да се анализираат атомските орбитални својства на функцијата на бранови. Ефектите на двете се слични, но механизмот е очигледно различен, што обезбедува теоретска основа за објаснување на единственоста на точките на Вејл. Покрај тоа, пресметковниот метод усвоен во оваа студија може длабоко да ги разбере сложените интеракции и динамичкото однесување на атомското и електронското ниво во супер брза временска скала, да ги открие нивните микрофизички механизми и се очекува да биде моќна алатка за идно истражување на нелинеарни оптички феномени во тополошките материјали.

Резултатите се во списанието Комуникации во природата. Истражувачката работа е поддржана од Националниот клучен план за истражување и развој, Националната фондација за природни науки и стратешки пилот -проект (категорија Б) на Кинеската академија на науките.

Сл.1.А. Правилото за избор на хиралност за ВЕИЛ точки со позитивен знак за хиралност (χ =+1) под кружно поларизирана светлина; Селективна побудување поради атомска орбитална симетрија на Вејл точка на б. χ =+1 во он-лајн поларизирана светлина

Сл. 2. Дијаграм на атомска структура на A, TD-WTE2; б. Структура на опсегот во близина на површината Ферми; (в) структурата на опсегот и релативните придонеси на атомските орбитали дистрибуирани по високи симетрични линии во регионот Брилуин, стрели (1) и (2) претставуваат побудување близу или далеку од точките на ВЕИЛ, соодветно; Д. Засилување на структурата на опсегот по насоката Гама-Х

Сл.3.АБ: Релативното меѓуслојно движење на линеарно поларизирана насока за поларизација на светлината по должината на А-оската и Б-оската на кристалот, а соодветниот режим на движење е илустриран; В. Споредба помеѓу теоретска симулација и експериментално набудување; ДЕ: Симетрија Еволуција на системот и позицијата, бројот и степенот на одвојување на двете најблиски точки на Вејл во авионот Kz = 0

Сл. 4. Фотополошка фаза на транзиција во TD-WTE2 за линеарно поларизирана светлосна фотонска енергија (?) Ω) и насока на поларизација (θ) зависен фазен дијаграм