Tiến bộ đã được thực hiện trong nghiên cứu về chuyển động cực nhanh của các quasiparticles Weil được kiểm soát bởiLaser
Trong những năm gần đây, nghiên cứu lý thuyết và thử nghiệm về các trạng thái lượng tử tôpô và vật liệu lượng tử tôpô đã trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực vật lý vật chất ngưng tụ. Là một khái niệm mới về phân loại vật chất, trật tự tôpô, như đối xứng, là một khái niệm cơ bản trong vật lý vật chất ngưng tụ. Một sự hiểu biết sâu sắc về cấu trúc liên kết có liên quan đến các vấn đề cơ bản trong vật lý vật chất ngưng tụ, chẳng hạn như cấu trúc điện tử cơ bản củapha lượng tử, Chuyển đổi pha lượng tử và kích thích nhiều yếu tố bất động trong các pha lượng tử. Trong các vật liệu tôpô, sự kết hợp giữa nhiều mức độ tự do, như electron, phonon và spin, đóng một vai trò quyết định trong việc hiểu và điều chỉnh các tính chất vật liệu. Kích thích ánh sáng có thể được sử dụng để phân biệt giữa các tương tác khác nhau và thao túng trạng thái vật chất và thông tin về các tính chất vật lý cơ bản của vật liệu, chuyển pha cấu trúc và các trạng thái lượng tử mới sau đó có thể được lấy. Hiện tại, mối quan hệ giữa hành vi vĩ mô của vật liệu tôpô được điều khiển bởi trường ánh sáng và cấu trúc nguyên tử siêu nhỏ và tính chất điện tử của chúng đã trở thành một mục tiêu nghiên cứu.
Hành vi phản ứng quang điện của vật liệu tôpô có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc điện tử siêu nhỏ của nó. Đối với các kim loại bán kết màu, kích thích sóng mang gần giao điểm dải rất nhạy cảm với các đặc tính chức năng sóng của hệ thống. Nghiên cứu về các hiện tượng quang học phi tuyến trong bán kim loại tôpô có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các tính chất vật lý của các trạng thái kích thích của hệ thống, và người ta hy vọng rằng những hiệu ứng này có thể được sử dụng trong quá trình sản xuấtThiết bị quang họcvà thiết kế của pin mặt trời, cung cấp các ứng dụng thực tế tiềm năng trong tương lai. Ví dụ, trong một bán kim loại WEYL, việc hấp thụ một photon ánh sáng phân cực tròn sẽ khiến spin bị lật, và để đáp ứng sự bảo tồn của động lượng góc, kích thích điện tử ở cả hai mặt của hình nón WEYL sẽ được phân phối không đối xứng dọc theo hướng của ánh sáng.
Nghiên cứu lý thuyết về các hiện tượng quang học phi tuyến của vật liệu tôpô thường áp dụng phương pháp kết hợp tính toán tính chất trạng thái mặt đất vật liệu và phân tích đối xứng. Tuy nhiên, phương pháp này có một số khiếm khuyết: nó thiếu thông tin động theo thời gian thực của các chất mang kích thích trong không gian động lượng và không gian thực, và nó không thể thiết lập so sánh trực tiếp với phương pháp phát hiện thử nghiệm được giải quyết theo thời gian. Không thể xem xét sự kết hợp giữa điện tử-phonons và phonon phonon. Và điều này là rất quan trọng cho việc chuyển pha nhất định xảy ra. Ngoài ra, phân tích lý thuyết này dựa trên lý thuyết nhiễu loạn không thể đối phó với các quá trình vật lý theo trường ánh sáng mạnh. Mô phỏng động lực phân tử chức năng phụ thuộc thời gian (TDDFT-MD) dựa trên các nguyên tắc đầu tiên có thể giải quyết các vấn đề trên.
Gần đây, dưới sự hướng dẫn của nhà nghiên cứu Meng Sheng, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Guan Mengxue và sinh viên tiến sĩ Wang en của nhóm SF10 của Phòng thí nghiệm quan trọng về vật lý bề mặt của Viện Vật lý Trung Quốc Phần mềm mô phỏng TDAP. Các đặc điểm phản ứng của kích thích Quastiparticle đối với tia laser cực nhanh trong loại WTE2 bán kim loại thứ hai được nghiên cứu.
Nó đã được chỉ ra rằng sự kích thích chọn lọc của các chất mang gần điểm WEYL được xác định bằng quy tắc đối xứng quỹ đạo nguyên tử và lựa chọn chuyển tiếp, khác với quy tắc lựa chọn spin thông thường cho kích thích chirus và đường kích thích của nó có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi hướng phân cực của ánh sáng phân cực tuyến tính và năng lượng photon (Hình 2).
Sự kích thích không đối xứng của các nhà mạng gây ra các chất quang điện theo các hướng khác nhau trong không gian thực, ảnh hưởng đến hướng và tính đối xứng của độ trượt xen kẽ của hệ thống. Do các tính chất tôpô của WTE2, chẳng hạn như số lượng điểm WEYL và mức độ phân tách trong không gian động lượng, phụ thuộc rất nhiều vào tính đối xứng của hệ thống (Hình 3), sự kích thích không đối xứng của các chất mang sẽ mang lại hành vi khác nhau của các chất điều khiển WEYL trong không gian động lượng và các thay đổi tương ứng trong các tính chất của hệ thống. Do đó, nghiên cứu cung cấp một sơ đồ pha rõ ràng để chuyển pha quang học (Hình 4).
Kết quả cho thấy rằng tính chất kích thích vận chuyển gần điểm WeyL nên được chú ý và các tính chất quỹ đạo nguyên tử của chức năng sóng nên được phân tích. Tác động của cả hai là tương tự nhưng cơ chế rõ ràng là khác nhau, cung cấp một cơ sở lý thuyết để giải thích sự kỳ dị của các điểm WeyL. Ngoài ra, phương pháp tính toán được áp dụng trong nghiên cứu này có thể hiểu sâu về các tương tác phức tạp và hành vi động ở cấp độ nguyên tử và điện tử trong quy mô thời gian siêu nhanh, tiết lộ các cơ chế vi sinh vật của chúng và dự kiến sẽ là một công cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu trong tương lai về hiện tượng quang học phi tuyến trong các vật liệu cấu trúc cấu trúc.
Kết quả là trong tạp chí Nature Communications. Công việc nghiên cứu được hỗ trợ bởi Kế hoạch nghiên cứu và phát triển chính quốc gia, Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia và Dự án thí điểm chiến lược (loại B) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Hình.1.A. Quy tắc lựa chọn chirality cho các điểm WEYL với dấu hiệu tích cực (=+1) dưới ánh sáng phân cực tròn; Kích thích chọn lọc do đối xứng quỹ đạo nguyên tử tại điểm WEYL của b. =+1 trong ánh sáng phân cực trực tuyến
QUẢ SUNG. 2. Sơ đồ cấu trúc nguyên tử của A, TD-WTE2; b. Cấu trúc dải gần bề mặt Fermi; . d. Khuếch đại cấu trúc dải dọc theo hướng gamma-X
Hình.3.AB: Chuyển động xen kẽ tương đối của hướng phân cực ánh sáng phân cực tuyến tính dọc theo trục A và trục B của tinh thể, và chế độ chuyển động tương ứng được minh họa; C. so sánh giữa mô phỏng lý thuyết và quan sát thực nghiệm; DE: Sự tiến hóa đối xứng của hệ thống và vị trí, số lượng và mức độ tách của hai điểm WEYL gần nhất trong mặt phẳng KZ = 0
QUẢ SUNG. 4. Chuyển hóa pha quang học trong TD-WTE2 cho năng lượng photon ánh sáng phân cực tuyến tính (?) Ω) và hướng phân cực (θ)
Thời gian đăng: Tháng 9-25-2023