Nahimo ang pag-uswag sa pagtuon sa ultrafast motion sa Weil quasiparticle nga kontrolado nimga laser
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang teoretikal ug eksperimento nga panukiduki sa topological quantum states ug topological quantum nga mga materyales nahimong init nga hilisgutan sa natad sa condensed matter physics.Isip usa ka bag-ong konsepto sa klasipikasyon sa butang, ang topological order, sama sa simetriya, usa ka sukaranan nga konsepto sa condensed matter physics.Ang usa ka lawom nga pagsabot sa topology adunay kalabotan sa mga sukaranan nga mga problema sa pisika nga gipamub-an nga butang, sama sa sukaranan nga istruktura sa elektroniko saquantum nga mga hugna, quantum phase transition ug excitation sa daghang immobilized nga mga elemento sa quantum phases.Sa topological nga mga materyales, ang pagdugtong tali sa daghang ang-ang sa kagawasan, sama sa mga electron, phonon ug spin, adunay usa ka mahukmanon nga papel sa pagsabut ug pag-regulate sa materyal nga mga kabtangan.Ang light excitation mahimong magamit sa pag-ila tali sa lain-laing mga interaksyon ug pagmaniobra sa kahimtang sa butang, ug ang impormasyon bahin sa batakang pisikal nga mga kabtangan sa materyal, mga pagbalhin sa yugto sa estruktura, ug mga bag-ong estado sa quantum mahimong makuha.Sa pagkakaron, ang relasyon tali sa macroscopic nga kinaiya sa mga topological nga materyales nga gimaneho sa light field ug ang ilang mikroskopiko nga atomic nga istruktura ug elektronik nga mga kabtangan nahimong tumong sa panukiduki.
Ang kinaiya sa pagtubag sa photoelectric sa mga topological nga materyales suod nga may kalabotan sa mikroskopikong elektronik nga istruktura niini.Para sa topological semi-metal, ang carrier excitation duol sa band intersection sensitibo kaayo sa wave function nga mga kinaiya sa sistema.Ang pagtuon sa nonlinear optical phenomena sa topological semi-metal makatabang kanato nga mas masabtan ang pisikal nga mga kabtangan sa mga excited nga estado sa sistema, ug gilauman nga kini nga mga epekto magamit sa paghimo saoptical nga mga himanug ang disenyo sa mga solar cell, nga naghatag ug potensyal nga praktikal nga mga aplikasyon sa umaabot.Pananglitan, sa usa ka Weyl semi-metal, ang pagsuhop sa usa ka photon sa circularly polarized nga kahayag maoy hinungdan sa pagtuyok sa pag-flip, ug aron sa pagsugat sa pagkonserba sa angular momentum, ang electron excitation sa duha ka kilid sa Weyl cone mahimong asymmetrically-apod-apod sa daplin. ang direksyon sa circularly polarized light propagation, nga gitawag nga chiral selection rule (Figure 1).
Ang teoretikal nga pagtuon sa nonlinear optical phenomena sa topological nga mga materyales kasagaran nagsagop sa pamaagi sa paghiusa sa kalkulasyon sa materyal nga yuta nga mga kabtangan sa estado ug pagtuki sa simetriya.Bisan pa, kini nga pamaagi adunay pipila ka mga depekto: kini kulang sa tinuod nga panahon nga dinamikong impormasyon sa naghinam-hinam nga mga tagdala sa momentum nga luna ug tinuod nga luna, ug kini dili makatukod og usa ka direkta nga pagtandi sa nasulbad sa panahon nga paagi sa eksperimental nga detection.Ang pagdugtong tali sa mga electron-phonon ug photon-phonons dili makonsiderar.Ug kini hinungdanon alang sa pipila nga mga pagbalhin sa yugto nga mahitabo.Dugang pa, kini nga theoretical analysis base sa perturbation theory dili makasagubang sa mga pisikal nga proseso ubos sa lig-on nga light field.Ang time-dependent density functional molecular dynamics (TDDFT-MD) simulation base sa unang mga prinsipyo makasulbad sa mga problema sa ibabaw.
Bag-ohay lang, ubos sa paggiya sa tigdukiduki nga si Meng Sheng, postdoctoral researcher nga si Guan Mengxue ug doktoral nga estudyante nga si Wang En sa SF10 Group sa State Key Laboratory of Surface Physics sa Institute of Physics sa Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Concentrated Matter Physics, sa pakigtambayayong ni Propesor Sun Jiatao sa Beijing Institute of Technology, ilang gigamit ang self-developed excited state dynamics simulation software TDAP.Ang tubag nga mga kinaiya sa quastiparticle excitation sa ultrafast laser sa ikaduhang matang sa Weyl semi-metal WTe2 gisusi.
Gipakita nga ang pinili nga paghinam-hinam sa mga tagdala duol sa Weyl point gitino pinaagi sa atomic orbital symmetry ug transition selection rule, nga lahi sa naandan nga spin selection rule alang sa chiral excitation, ug ang excitation path niini makontrolar pinaagi sa pag-usab sa polarization direction. sa linearly polarized nga kahayag ug photon energy (FIG. 2).
Ang asymmetric excitation sa mga carrier nag-aghat sa photocurrents sa lain-laing direksyon sa tinuod nga wanang, nga makaapekto sa direksyon ug simetriya sa interlayer slip sa sistema.Tungod kay ang mga topological nga kabtangan sa WTe2, sama sa gidaghanon sa mga punto sa Weyl ug ang lebel sa pagbulag sa wanang sa momentum, nagsalig kaayo sa simetriya sa sistema (Figure 3), ang asymmetric nga pagpukaw sa mga tagdala magdala sa lainlaing pamatasan sa Weyl. quastiparticle sa momentum space ug katugbang nga mga pagbag-o sa topological nga mga kabtangan sa sistema.Busa, ang pagtuon naghatag ug tin-aw nga phase diagram alang sa phototopological phase transition (Figure 4).
Ang mga resulta nagpakita nga ang chirality sa carrier excitation duol sa Weyl point kinahanglan nga hatagan ug pagtagad, ug ang atomic orbital properties sa wave function kinahanglan nga analisahon.Ang mga epekto sa duha managsama apan ang mekanismo dayag nga lahi, nga naghatag usa ka teoretikal nga sukaranan sa pagpatin-aw sa singularidad sa mga punto sa Weyl.Dugang pa, ang computational nga pamaagi nga gisagop niini nga pagtuon makasabut pag-ayo sa mga komplikadong interaksyon ug dinamikong mga kinaiya sa atomic ug electronic nga lebel sa usa ka super-paspas nga sukod sa panahon, nagpadayag sa ilang mga microphysical nga mekanismo, ug gilauman nga mahimong usa ka gamhanan nga himan alang sa umaabot nga panukiduki sa nonlinear optical phenomena sa topological nga mga materyales.
Ang mga resulta anaa sa journal Nature Communications.Ang trabaho sa panukiduki gisuportahan sa National Key Research and Development Plan, National Natural Science Foundation ug Strategic Pilot Project (Category B) sa Chinese Academy of Sciences.
FIG.1.a.Ang lagda sa pagpili sa chirality alang sa mga punto sa Weyl nga adunay positibo nga timaan sa chirality (χ=+1) ubos sa circularly polarized nga kahayag;Selective excitation tungod sa atomic orbital symmetry sa Weyl point sa b.χ=+1 sa on-line nga polarized nga kahayag
FIG.2. Atomic structure diagram sa a, Td-WTe2;b.Band structure duol sa Fermi surface;(c) Band structure ug relatibong kontribusyon sa atomic orbitals nga giapod-apod ubay sa taas nga simetriko nga mga linya sa Brillouin nga rehiyon, ang mga arrow (1) ug (2) nagrepresentar sa excitation duol o layo sa Weyl points, matag usa;d.Pagpadako sa istruktura sa banda subay sa direksyon sa Gamma-X
FIG.3.ab: Ang relatibong interlayer nga paglihok sa linearly polarized nga direksyon sa polarisasyon sa kahayag ubay sa A-axis ug B-axis sa kristal, ug ang katugbang nga mode sa paglihok gihulagway;C. Pagtandi tali sa theoretical simulation ug experimental observation;de: Symmetry evolution sa sistema ug ang posisyon, gidaghanon ug ang-ang sa pagbulag sa duha ka labing duol nga Weyl nga mga punto sa kz=0 nga eroplano
FIG.4. Phototopological phase transition sa Td-WTe2 para sa linearly polarized light photon energy (?) ω) ug polarization direction (θ) dependent phase diagram
Oras sa pag-post: Sep-25-2023