Дар омӯзиши ҳаракати ултрасуръати квазизарраҳои Вейл, ки аз ҷониби ... назорат карда мешаванд, пешрафт ба даст омадааст.лазерҳо
Дар солҳои охир, таҳқиқоти назариявӣ ва таҷрибавӣ оид ба ҳолатҳои квантии топологӣ ва маводҳои квантии топологӣ ба мавзӯи доғ дар соҳаи физикаи моддаҳои конденсӣ табдил ёфтааст. Ҳамчун мафҳуми нави таснифоти моддаҳо, тартиби топологӣ, мисли симметрия, як мафҳуми бунёдӣ дар физикаи моддаҳои конденсӣ мебошад. Дарки амиқи топология бо масъалаҳои асосӣ дар физикаи моддаҳои конденсӣ, ба монанди сохтори электронии асосии... алоқаманд аст.фазаҳои квантӣ, гузаришҳои фазаи квантӣ ва ангезиши бисёр унсурҳои ғайриҳаракатшуда дар фазаҳои квантӣ. Дар маводҳои топологӣ, пайвастагии байни бисёр дараҷаҳои озодӣ, ба монанди электронҳо, фононҳо ва спин, дар фаҳмидан ва танзими хосиятҳои мавод нақши ҳалкунанда мебозад. Ангезиши рӯшноӣ метавонад барои фарқ кардани байни таъсири мутақобилаҳои гуногун ва тағир додани ҳолати модда истифода шавад ва сипас маълумот дар бораи хосиятҳои асосии физикии мавод, гузаришҳои фазаи сохторӣ ва ҳолатҳои нави квантӣ ба даст оварда шавад. Дар айни замон, робитаи байни рафтори макроскопии маводҳои топологӣ, ки аз ҷониби майдони рӯшноӣ идора карда мешаванд ва сохтори атомии микроскопӣ ва хосиятҳои электронии онҳо ба ҳадафи тадқиқот табдил ёфтааст.
Рафтори вокуниши фотоэлектрикии маводҳои топологӣ бо сохтори электронии микроскопии он зич алоқаманд аст. Барои нимметаллҳои топологӣ, ангезиши интиқолдиҳанда дар наздикии буриши банд ба хусусиятҳои функсияи мавҷии система хеле ҳассос аст. Омӯзиши падидаҳои оптикии ғайрихаттӣ дар нимметаллҳои топологӣ метавонад ба мо кӯмак кунад, ки хосиятҳои физикии ҳолатҳои ангезиши системаро беҳтар дарк кунем ва интизор меравад, ки ин таъсирҳоро дар истеҳсоли... истифода бурдан мумкин аст.дастгоҳҳои оптикӣва тарҳрезии батареяҳои офтобӣ, ки татбиқи амалии эҳтимолиро дар оянда фароҳам меоранд. Масалан, дар нимметали Вейл, фурӯ бурдани фотони нури даврашакл поляризатсияшуда боиси гардиши спин мегардад ва барои қонеъ кардани нигоҳдории импулси кунҷӣ, ангезиши электрон дар ҳарду тарафи конуси Вейл дар самти паҳншавии нури даврашакл поляризатсияшуда ба таври носимметрӣ тақсим карда мешавад, ки онро қоидаи интихоби хиралӣ меноманд (Расми 1).
Омӯзиши назариявии падидаҳои оптикии ғайрихаттии маводҳои топологӣ одатан усули якҷоя кардани ҳисобкунии хосиятҳои ҳолати заминии мавод ва таҳлили симметрияро истифода мебарад. Аммо, ин усул баъзе камбудиҳо дорад: он маълумоти динамикии вақти воқеии интиқолдиҳандагони ангехташударо дар фазои импулс ва фазои воқеӣ надорад ва он наметавонад муқоисаи мустақимро бо усули муайянкунии таҷрибавии бо вақт ҳалшаванда муқаррар кунад. Пайвастшавии байни электрон-фононҳо ва фотон-фононҳоро ба назар гирифтан мумкин нест. Ва ин барои ба амал омадани гузаришҳои муайяни фаза муҳим аст. Илова бар ин, ин таҳлили назариявӣ, ки бар асоси назарияи изтироб асос ёфтааст, наметавонад бо равандҳои физикӣ таҳти майдони рӯшноии қавӣ сарукор кунад. Моделсозии динамикаи функсионалии молекулавии зичии вобаста ба вақт (TDDFT-MD), ки бар асоси принсипҳои аввал асос ёфтааст, метавонад мушкилоти дар боло зикршударо ҳал кунад.
Ба наздикӣ, таҳти роҳбарии муҳаққиқ Мен Шенг, муҳаққиқи постдокторантура Гуан Менсюэ ва докторантура Ван Эн аз гурӯҳи SF10-и Лабораторияи калидии давлатии физикаи сатҳӣ дар Институти физикаи Академияи илмҳои Чин/Маркази миллии тадқиқотии физикаи моддаҳои консентратсияшудаи Пекин, онҳо бо ҳамкории профессор Сун Ҷиатао аз Институти технологии Пекин, нармафзори худсохти симулятсияи динамикаи ҳолати ангехташудаи TDAP-ро истифода бурданд. Хусусиятҳои вокуниши ангезиш додани квастизарраҳо ба лазери ултратез дар навъи дуюми нимметалли Вейл WTe2 таҳқиқ карда шуданд.
Нишон дода шудааст, ки ангезиши интихобии интиқолдиҳандагон дар наздикии нуқтаи Вейл аз ҷониби симметрияи орбиталии атомӣ ва қоидаи интихоби гузариш муайян карда мешавад, ки аз қоидаи интихоби спинии муқаррарӣ барои ангезиши киралӣ фарқ мекунад ва роҳи ангезиши онро бо тағир додани самти поляризатсияи энергияи рӯшноӣ ва фотонии хаттӣ поляризатсияшуда идора кардан мумкин аст (расми 2).
Ангезиши носимметрии интиқолдиҳандагон фотоҷараёнҳоро дар самтҳои гуногун дар фазои воқеӣ ба вуҷуд меорад, ки ба самт ва симметрияи лағжиши байниқабатаи система таъсир мерасонад. Азбаски хосиятҳои топологии WTe2, ба монанди шумораи нуқтаҳои Вейл ва дараҷаи ҷудошавӣ дар фазои импулс, аз симметрияи система хеле вобастаанд (Расми 3), ангезиши носимметрии интиқолдиҳандагон боиси рафтори гуногуни квастизарраҳои Вейл дар фазои импулс ва тағйироти мувофиқ дар хосиятҳои топологии система мегардад. Ҳамин тариқ, таҳқиқот диаграммаи фазаи равшанро барои гузаришҳои фазаи фототопологӣ пешниҳод мекунад (Расми 4).
Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки бояд ба киралияти ангезиши интиқолдиҳандагон дар наздикии нуқтаи Вейл диққат дода шавад ва хосиятҳои орбитаи атомии функсияи мавҷӣ таҳлил карда шаванд. Таъсири ин ду монанд аст, аммо механизми онҳо ба таври возеҳ фарқ мекунад, ки асоси назариявиро барои шарҳи сингулярияти нуқтаҳои Вейл фароҳам меорад. Илова бар ин, усули ҳисоббарории дар ин таҳқиқот қабулшуда метавонад таъсири мутақобилаи мураккаб ва рафторҳои динамикиро дар сатҳҳои атомӣ ва электронӣ дар миқёси вақти хеле зуд фаҳмад, механизмҳои микрофизикии онҳоро ошкор кунад ва интизор меравад, ки як воситаи пуриқтидор барои таҳқиқоти оянда оид ба падидаҳои оптикии ғайрихаттӣ дар маводҳои топологӣ бошад.
Натиҷаҳо дар маҷаллаи Nature Communications нашр шудаанд. Кори тадқиқотӣ аз ҷониби Нақшаи миллии тадқиқот ва рушди калидӣ, Бунёди миллии илмҳои табиӣ ва Лоиҳаи озмоишии стратегӣ (Категорияи B)-и Академияи илмҳои Чин дастгирӣ карда мешавад.
Расми 1.а. Қоидаи интихоби киралӣ барои нуқтаҳои Вейл бо аломати мусбати киралӣ (χ=+1) дар зери нури даврашакл қутбдоршуда; Ангезиши интихобӣ аз сабаби симметрияи орбиталии атомӣ дар нуқтаи Вейл b. χ=+1 дар нури қутбдоршудаи онлайн
РАСМИ 2. Диаграммаи сохтори атомии a, Td-WTe2; б. Сохтори банд дар наздикии сатҳи Ферми; (в) Сохтори банд ва саҳми нисбии орбиталҳои атомӣ, ки дар хатҳои симметрии баланд дар минтақаи Бриллюэн паҳн шудаанд, тирҳо (1) ва (2) мутаносибан ангезишро дар наздикӣ ё дур аз нуқтаҳои Вейл нишон медиҳанд; г. Тақвияти сохтори банд дар самти Гамма-X
Расми 3.ab: Ҳаракати нисбии байниқабатҳои самти поляризатсияи нури хаттӣ поляризатсияшуда дар баробари меҳвари А ва меҳвари В-и кристалл ва режими ҳаракати мувофиқ нишон дода шудааст; C. Муқоисаи байни моделсозии назариявӣ ва мушоҳидаи таҷрибавӣ; de: Таҳаввулоти симметрии система ва мавқеъ, шумора ва дараҷаи ҷудошавии ду нуқтаи наздиктарини Вейл дар сатҳи kz=0
РАСМИ 4. Гузариши фазаи фототопологӣ дар Td-WTe2 барои диаграммаи фазаи вобаста ба энергияи фотони рӯшноии хаттӣ поляризатсияшуда (?) ω) ва самти поляризатсия (θ)
Вақти нашр: 25 сентябри соли 2023