Fortschritte wurden in der Untersuchung der ultraschnellen Bewegung von Weil -Quasitikeln erzielt, die von Lasern kontrolliert werden

Fortschritte wurden in der Untersuchung der ultraschnellen Bewegung von Weil -Quasitikeln erzielt, die von gesteuert werdenLaser

In den letzten Jahren ist die theoretische und experimentelle Forschung zu topologischen Quantenzuständen und topologischen Quantenmaterialien auf dem Gebiet der Physik der Kondensatisation zu einem heißen Thema geworden. Als neues Konzept der Klassifizierung der Materie ist die topologische Ordnung wie Symmetrie ein grundlegendes Konzept für die Physik der Kondensatuse. Ein tiefes Verständnis der Topologie hängt mit den grundlegenden Problemen in der Physik der kondensierten Substanz zusammen, wie der grundlegenden elektronischen Struktur vonQuantenphasen, Quantenphasenübergänge und Anregung vieler immobilisierter Elemente in Quantenphasen. In topologischen Materialien spielt die Kopplung zwischen vielen Freiheitsgraden wie Elektronen, Phononen und Spin eine entscheidende Rolle beim Verständnis und zur Regulierung von Materialeigenschaften. Leichte Anregung kann verwendet werden, um zwischen verschiedenen Wechselwirkungen zu unterscheiden und den Zustand der Materie zu manipulieren, und Informationen über die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Materials, die Strukturphasenübergänge und neue Quantenzustände können dann erhalten werden. Derzeit ist die Beziehung zwischen makroskopischem Verhalten topologischer Materialien, die durch Lichtfeld und ihrer mikroskopischen Atomstruktur und elektronische Eigenschaften angetrieben werden, zu einem Forschungsziel.

Das photoelektrische Reaktionsverhalten topologischer Materialien hängt eng mit seiner mikroskopischen elektronischen Struktur zusammen. Für topologische Halbmetalle ist die Trägererregung in der Nähe des Bandes zwischen den Wellenfunktionseigenschaften des Systems hochempfindlich. Die Untersuchung nichtlinearer optischer Phänomene in topologischen Halbmetallen kann uns helfen, die physikalischen Eigenschaften der angeregten Zustände des Systems besser zu verstehen, und es wird erwartet, dass diese Effekte bei der Herstellung von verwendet werden könnenOptische Geräteund das Design von Solarzellen, die in Zukunft potenzielle praktische Anwendungen bereitstellen. In einem Weyl-Halbmetall wird beispielsweise ein Photon aus kreisförmig polarisiertem Licht den Spin zum Flip verursachen, und um die Erhaltung des Winkelimpulses zu begegnen, wird die Elektronenanregung auf beiden Seiten des Weylkegels asymmetrisch verteilt entlang der Richtung der kreisförmigen polarisierten Lichtpropagation, die als SCHAGELAULE AUSGRISCHELN (Abbildung 1 1).

Die theoretische Untersuchung nichtlinearer optischer Phänomene topologischer Materialien verwendet normalerweise die Methode zur Kombination der Berechnung der Eigenschaften des materiellen Grundzustands und der Symmetrieanalyse. Diese Methode hat jedoch einige Defekte: Sie fehlen die dynamischen Informationen von Echtzeit von angeregten Trägern im Impulsraum und im realen Raum, und es kann keinen direkten Vergleich mit der zeitaufgelösten experimentellen Erkennungsmethode herstellen. Die Kopplung zwischen Elektronenphononen und Photonenphononen kann nicht berücksichtigt werden. Und dies ist für bestimmte Phasenübergänge von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus kann diese theoretische Analyse, die auf der Störungstheorie basiert, nicht mit den physikalischen Prozessen unter dem starken Lichtfeld umgehen. Die auf den ersten Prinzipien basierende Simulation der zeitabhängigen Dichtefunktionalmolekulardynamik (TDDFT-MD) kann die oben genannten Probleme lösen.

Kürzlich unter der Leitung des Forschers Meng Sheng, dem Postdoktorandenforscher Guan Mengxue und der Doktorandenstudentin der SF10-Gruppe des staatlichen Schlüssellabors für Oberflächenphysik des Instituts für Physik der chinesischen Akademie der Scienciens/Peking-Nationalforschungszentrum für die Physik der chinesischen Akademie der Self-Sun-Jiata-Slow-Jiatao-Slow-Jiatao-Slow-Jiata-Slow-Jiata-Slow-Jiata-Slow-Jiata-Simithing-Institut-Technologie. Software TDAP. Die Reaktionsmerkmale der Anregung von QuastiPartikeln auf ultraschnellen Laser in der zweiten Art von Weyl-Halbmetall-WTE2 werden untersucht.

Es wurde gezeigt, dass die selektive Anregung von Trägern in der Nähe des Weyl -Punktes durch die Atom -Orbitalsymmetrie und die Übergangsauswahlregel bestimmt wird, die sich von der üblichen Spin -Selektionsregel für chirale Anregung unterscheidet, und sein Anregungsweg kann durch Ändern der Polarisationsrichtung linear polarisierter Licht und Photonenergie gesteuert werden (Abb. 2).

Die asymmetrische Anregung von Trägern induziert Photostrome in unterschiedliche Richtungen im realen Raum, was die Richtung und Symmetrie des Zwischenschichtschlupfes des Systems beeinflusst. Da die topologischen Eigenschaften von WTE2, wie die Anzahl der Weyl -Punkte und der Grad der Trennung im Impulsraum, stark von der Symmetrie des Systems abhängen (Abbildung 3), führt die asymmetrische Anregung der Träger ein unterschiedliches Verhalten von Weyl -QuastiPartikeln im Impulsraum und entsprechende Änderungen der topologischen Eigenschaften des Systems des Systems des Systems. Somit liefert die Studie ein klares Phasendiagramm für phototopologische Phasenübergänge (Abbildung 4).

Die Ergebnisse zeigen, dass die Chiralität der Trägererregung in der Nähe von Weyl Point beachtet werden sollte und die atomaren Orbitaleigenschaften der Wellenfunktion analysiert werden sollten. Die Auswirkungen der beiden sind ähnlich, aber der Mechanismus ist offensichtlich unterschiedlich, was eine theoretische Grundlage für die Erklärung der Singularität von Weylpunkten darstellt. Darüber hinaus kann die in dieser Studie angewandte Rechenmethode die komplexen Wechselwirkungen und dynamischen Verhaltensweisen auf atomarer und elektronischer Ebene in einer superschnellen Zeitskala zutiefst verstehen, ihre mikrophysikalischen Mechanismen aufzeigen und erwartet wird, dass sie ein leistungsstarkes Werkzeug für zukünftige Forschungen zu nichtlinearen optischen Phänomenen in topologischen Materialien ist.

Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Nature Communications. Die Forschungsarbeiten werden durch den National Key Forschungs- und Entwicklungsplan, die National Natural Science Foundation und das strategische Pilotprojekt (Kategorie B) der chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstützt.

Abb.1.A. Die Chiralitätsauswahlregel für Weylpunkte mit positivem Chiralitätszeichen (χ =+1) unter kreisförmig polarisiertem Licht; Selektive Anregung aufgrund von Atom -Orbitalsymmetrie am Weyl -Punkt von b. χ =+1 in Online-polarisiertem Licht

FEIGE. 2. Atomstrukturdiagramm von a, td-wte2; B. Bandstruktur in der Nähe der Fermi -Oberfläche; (c) Bandstruktur und relative Beiträge von Atomorbitalen, die an hohen symmetrischen Linien in der Brillouin -Region verteilt sind, stellen Pfeile (1) und (2) die Anregung nahe oder weit entfernt von Weyl -Punkten dar; D. Verstärkung der Bandstruktur entlang der Gamma-X-Richtung

Abb.3.Ab: Die relative Zwischenschichtbewegung der linear polarisierten Lichtpolarisationsrichtung entlang der A-Achse und der B-Achse des Kristalls, und der entsprechende Bewegungsmodus wird dargestellt; C. Vergleich zwischen theoretischer Simulation und experimenteller Beobachtung; DE: Symmetrieentwicklung des Systems und der Position, Anzahl und Grad der Trennung der beiden engsten Weyl -Punkte in der Kz = 0 -Ebene

FEIGE. 4. Phototopologischer Phasenübergang in TD-WTE2 für linear polarisierte Lichtphotonenergie (?) Ω) und Polarisationsrichtung (θ) abhängiges Phasendiagramm