Tá dul chun cinn déanta maidir le staidéar a dhéanamh ar ghluaisne ultrafast de shamhail-cháithníní Weil arna rialú ag léasair

Tá dul chun cinn déanta maidir le staidéar a dhéanamh ar ghluaisne ultrafast de quasiparticles Weil arna rialú agléasair

Le blianta beaga anuas, tá an taighde teoiriciúil agus turgnamhach ar stáit chandamach topological agus ábhair chandamach toipeolaíochta ina ábhar te i réimse na fisice ábhar comhdhlúite.Mar choincheap nua maidir le haicmiú ábhar, is coincheap bunúsach é ord topaeolaíoch, cosúil le siméadracht, i bhfisic ábhar comhdhlúite.Baineann tuiscint dhomhain ar an topology leis na bunfhadhbanna i bhfisic ábhair chomhdhlúite, amhail bunstruchtúr leictreonach nacéimeanna chandamach, trasdulta céim chandamach agus excitation go leor eilimintí díluailithe i gcéimeanna chandamach.In ábhair topological, tá ról cinntitheach ag an gcúpláil idir go leor céimeanna saoirse, mar shampla leictreoin, fónóin agus casadh, maidir le hairíonna ábhair a thuiscint agus a rialú.Is féidir excitation solais a úsáid chun idirdhealú a dhéanamh idir idirghníomhaíochtaí éagsúla agus staid an ábhair a ionramháil, agus is féidir faisnéis a fháil ansin faoi airíonna fisiceacha bunúsacha an ábhair, aistrithe céime struchtúracha, agus stáit chandamach nua.Faoi láthair, tá an caidreamh idir iompar macrascópach na n-ábhar topological á dtiomáint ag réimse solais agus a struchtúr adamhach micreascópach agus airíonna leictreonacha tar éis éirí ina sprioc taighde.

Tá dlúthbhaint ag iompar freagartha fhótaileictreach na n-ábhar topological lena struchtúr leictreonach micreascópach.Maidir le leath-mhiotail topological, tá an excitation iompróra in aice leis an dtrasnaíonn banna an-íogair do shaintréithe feidhm tonn an chórais.Is féidir le staidéar a dhéanamh ar fheiniméin optúla neamhlíneacha i leathmhiotail topological cabhrú linn tuiscint níos fearr a fháil ar airíonna fisiceacha stáit spleodracha an chórais, agus táthar ag súil go bhféadfar na héifeachtaí seo a úsáid i monarúfeistí optúlaagus dearadh na gceall gréine, ag soláthar feidhmeanna praiticiúla féideartha sa todhchaí.Mar shampla, i leath-mhiotail Weyl, beidh ionsú fótón de solas polaraithe ciorclach ina chúis leis an casadh a smeach, agus chun freastal ar chaomhnú móiminteam uilleach, déanfar an excitation leictreon ar an dá thaobh den chón Weyl a dháileadh go neamhshiméadrach feadh. treo an iomadú solais atá polaraithe go ciorclach, ar a dtugtar an riail roghnúcháin chiriúla (Fíor 1).

De ghnáth glacann staidéar teoiriciúil ar fheiniméin optúla neamhlíneacha na n-ábhar topolaíochta an modh chun ríomh airíonna staid na talún ábhartha agus anailís siméadrachta a chomhcheangal.Mar sin féin, tá roinnt lochtanna ag an modh seo: níl faisnéis dinimiciúil fíor-ama na n-iompróirí corraithe sa spás móiminteam agus sa spás fíor in easnamh air, agus ní féidir leis comparáid dhíreach a dhéanamh leis an modh braite turgnamhach réitithe ama.Ní féidir an cúpláil idir leictreon-fhóin agus fótóin-fhóin a chur san áireamh.Agus tá sé seo ríthábhachtach chun go dtarlóidh aistrithe céime áirithe.Ina theannta sin, ní féidir leis an anailís teoiriciúil seo atá bunaithe ar theoiric suaiteadh déileáil leis na próisis fhisiceacha faoin réimse solais láidir.Is féidir leis an insamhalta dinimic mhóilíneach feidhmiúil dlús ama-spleách (TDDFT-MD) bunaithe ar na chéad phrionsabail na fadhbanna thuas a réiteach.

Le déanaí, faoi threoir an taighdeora Meng Sheng, an taighdeoir iardhochtúireachta Guan Mengxue agus an mac léinn dochtúireachta Wang En ó Ghrúpa SF10 d’Eochairshaotharlann Stáit na Fisice Dromchla de chuid Institiúid Fisice Acadamh Eolaíochtaí na Síne/Ionad Taighde Náisiúnta Beijing d’Ábhar Comhchruinnithe Fisic, i gcomhar leis an Ollamh Sun Jiatao ó Institiúid Teicneolaíochta Beijing, d'úsáid siad na bogearraí ionsamhlúcháin dinimic stáit féinfhorbartha TDAP.Déantar imscrúdú ar shaintréithe freagartha excitation quastiparticle go léasair ultrafast sa dara cineál WTe2 leath-mhiotail Weyl.

Tá sé léirithe go ndéantar excitation roghnach na n-iompróirí in aice le pointe Weyl a chinneadh ag siméadracht fithiseach adamhach agus riail roghnú trasdula, atá difriúil ón riail roghnúcháin casadh is gnách le haghaidh excitation ciriúla, agus is féidir a chonair excitation a rialú trí athrú a dhéanamh ar an treo polaraithe. de sholas líneach polaraitheach agus fuinneamh fótóin (FIG. 2).

Spreagann excitation neamhshiméadrach na n-iompróirí fótashruthanna i dtreonna difriúla i bhfíorspás, rud a chuireann isteach ar threo agus siméadracht duillín interlayer an chórais.Ós rud é go bhfuil airíonna topological WTe2, mar shampla líon na bpointí Weyl agus an méid deighilte sa spás móiminteam, ag brath go mór ar siméadracht an chórais (Fíor 3), tabharfaidh excitation neamhshiméadrach na n-iompróirí iompar difriúil Weyl. quastiparticles sa spás móiminteam agus athruithe comhfhreagracha ar airíonna topological an chórais.Mar sin, cuireann an staidéar léaráid chéim shoiléir ar fáil d’aistrithe céime fótatopolaíoch (Fíor 4).

Léiríonn na torthaí gur chóir aird a thabhairt ar chirality excitation iompróra in aice le pointe Weyl, agus ba cheart anailís a dhéanamh ar airíonna fithiseacha adamhach feidhm tonnta.Tá éifeachtaí an dá chomhchosúil ach is léir go bhfuil an mheicníocht difriúil, rud a thugann bunús teoiriciúil chun uathúlacht pointí Weyl a mhíniú.Ina theannta sin, is féidir leis an modh ríomhaireachtúil a glacadh sa staidéar seo tuiscint dhomhain a dhéanamh ar na hidirghníomhaíochtaí casta agus na hiompraíochtaí dinimiciúla ag na leibhéil adamhach agus leictreonacha i scála ama sár-tapa, a meicníochtaí micrfhisiceacha a nochtadh, agus táthar ag súil go mbeidh sé ina uirlis chumhachtach le haghaidh taighde sa todhchaí ar. feiniméin optúla neamhlíneacha in ábhair thipeolaíochta.

Tá na torthaí san iris Nature Communications.Tacaíonn an Príomhphlean Taighde agus Forbartha Náisiúnta, an Fondúireacht Náisiúnta Eolaíochta Nádúrtha agus an Tionscadal Píolótach Straitéiseach (Catagóir B) de chuid Acadamh Eolaíochtaí na Síne leis an obair thaighde.

FIG.1.a.An riail roghnúcháin chirality do phointí Weyl le comhartha dearfach cirality (χ=+1) faoi solas polaraithe ciorclach;Excitation roghnach mar gheall ar shiméadracht fithiseach adamhach ag pointe Weyl de b.χ=+1 i solas polaraithe ar líne

FIG.2. Léaráid struchtúir adamhach de a, Td-WTe2;b.Struchtúr banna in aice le dromchla Fermi;(c) Struchtúr bannaí agus ranníocaíochtaí coibhneasta na bhfithiseán adamhach atá scaipthe feadh línte siméadracha arda i réigiún Brillouin, seasann saigheada (1) agus (2) excitation gar do phointí Weyl nó i bhfad uathu, faoi seach;d.Aimpliú ar struchtúr banna feadh na treo Gáma-X

FIG.3.ab: An ghluaiseacht idirchiseal coibhneasta de threoir polaraithe solais polaraithe líneach ar feadh ais-A agus B-ais na criostail, agus léirítear an modh gluaiseachta comhfhreagrach;C. Comparáid idir insamhalta teoiriciúil agus breathnóireacht thurgnamhach;de: Éabhlóid siméadrachta an chórais agus suíomh, uimhir agus méid deighilte an dá phointe Weyl is gaire san eitleán kz=0

FIG.4. Trasdul céim fótatopolaíoch i Td-WTe2 le haghaidh fuinneamh fótóin solais polaraithe líneach (?) ω) agus léaráid chéim spleách ar threoir polaraithe (θ).