ຄວາມຄືບຫນ້າໄດ້ຖືກດໍາເນີນໃນການສຶກສາການເຄື່ອນໄຫວ ultrafast ຂອງ Weil quasiparticles ຄວບຄຸມໂດຍເລເຊີ
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ການຄົ້ນຄວ້າທາງທິດສະດີແລະການທົດລອງກ່ຽວກັບລັດ quantum topological ແລະວັດສະດຸ quantum topological ໄດ້ກາຍເປັນຫົວຂໍ້ຮ້ອນໃນດ້ານຟີຊິກຂອງສານຂົ້ນ. ໃນຖານະເປັນແນວຄວາມຄິດໃຫມ່ຂອງການຈັດປະເພດວັດຖຸ, ຄໍາສັ່ງ topological, ຄ້າຍຄື symmetry, ເປັນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກເນື້ອໃນ condensed. ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບ topology ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບບັນຫາພື້ນຖານໃນຟີຊິກຂອງສານ condensed, ເຊັ່ນໂຄງສ້າງພື້ນຖານເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ.ໄລຍະ quantum, ການຫັນປ່ຽນໄລຍະ quantum ແລະຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງອົງປະກອບ immobilized ຫຼາຍໃນໄລຍະ quantum. ໃນວັດສະດຸ topological, coupling ລະຫວ່າງຫຼາຍລະດັບຂອງອິດສະລະ, ເຊັ່ນ: ເອເລັກໂຕຣນິກ, phonons ແລະ spin, ມີບົດບາດຕັດສິນໃນຄວາມເຂົ້າໃຈແລະຄວບຄຸມຄຸນສົມບັດວັດສະດຸ. ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນແສງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຈໍາແນກລະຫວ່າງປະຕິສໍາພັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະ manipulate ສະຖານະຂອງວັດຖຸ, ແລະຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບພື້ນຖານຂອງວັດສະດຸ, ການຫັນປ່ຽນໄລຍະໂຄງສ້າງ, ແລະລັດ quantum ໃຫມ່ສາມາດໄດ້ຮັບຫຼັງຈາກນັ້ນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ການພົວພັນລະຫວ່າງພຶດຕິກໍາຂອງ macroscopic ຂອງວັດສະດຸ topological ຂັບເຄື່ອນໂດຍພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງແລະໂຄງສ້າງປະລໍາມະນູກ້ອງຈຸລະທັດຂອງເຂົາເຈົ້າແລະຄຸນສົມບັດເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ກາຍເປັນເປົ້າຫມາຍການຄົ້ນຄວ້າ.
ພຶດຕິກໍາການຕອບສະຫນອງ photoelectric ຂອງວັດສະດຸ topological ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກກ້ອງຈຸລະທັດຂອງມັນ. ສໍາລັບ topological ເຄິ່ງໂລຫະ, ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຢູ່ໃກ້ກັບການຕັດແຖບແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວສູງຕໍ່ລັກສະນະການເຮັດວຽກຂອງຄື້ນຂອງລະບົບ. ການສຶກສາປະກົດການ optical nonlinear ໃນ topological semi-metals ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈດີຂື້ນກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຂອງລັດຕື່ນເຕັ້ນຂອງລະບົບ, ແລະຄາດວ່າຜົນກະທົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນການຜະລິດຂອງ.ອຸປະກອນ opticalແລະການອອກແບບຂອງຈຸລັງແສງຕາເວັນ, ສະຫນອງການປະຕິບັດທີ່ມີທ່າແຮງໃນອະນາຄົດ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນເຄິ່ງໂລຫະ Weyl, ການດູດເອົາ photon ຂອງແສງຂົ້ວເປັນວົງຈະເຮັດໃຫ້ການ spin ກັບ flip, ແລະເພື່ອຕອບສະຫນອງການອະນຸລັກຂອງ momentum ເປັນລ່ຽມ, ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທັງສອງດ້ານຂອງໂກນ Weyl ຈະໄດ້ຮັບການແຈກຢາຍ asymmetrically ຕາມ. ທິດທາງຂອງການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງສະຫວ່າງ polarized ເປັນວົງ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າກົດລະບຽບການຄັດເລືອກ chiral (ຮູບ 1).
ການສຶກສາທິດສະດີຂອງປະກົດການ optical nonlinear ຂອງອຸປະກອນ topological ປົກກະຕິແລ້ວຮັບຮອງເອົາວິທີການຂອງການສົມທົບການຄິດໄລ່ຂອງຄຸນສົມບັດຂອງພື້ນດິນຂອງວັດສະດຸແລະການວິເຄາະ symmetry. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວິທີການນີ້ມີຂໍ້ບົກພ່ອງບາງຢ່າງ: ມັນຂາດຂໍ້ມູນແບບເຄື່ອນໄຫວໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ຕື່ນເຕັ້ນໃນພື້ນທີ່ momentum ແລະພື້ນທີ່ທີ່ແທ້ຈິງ, ແລະມັນບໍ່ສາມາດສ້າງການປຽບທຽບໂດຍກົງກັບວິທີການກວດຈັບແບບທົດລອງທີ່ກໍານົດເວລາ. ການເຊື່ອມສານລະຫວ່າງ electron-phonons ແລະ photon-phonons ບໍ່ສາມາດພິຈາລະນາໄດ້. ແລະນີ້ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການຫັນປ່ຽນໄລຍະທີ່ແນ່ນອນທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການວິເຄາະທາງທິດສະດີນີ້ໂດຍອີງໃສ່ທິດສະດີ perturbation ບໍ່ສາມາດຈັດການກັບຂະບວນການທາງດ້ານຮ່າງກາຍພາຍໃຕ້ພາກສະຫນາມແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ການຈໍາລອງການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂມເລກຸນທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຕາມເວລາ (TDDFT-MD) ໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການທໍາອິດສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາຂ້າງເທິງໄດ້.
ບໍ່ດົນມານີ້, ພາຍໃຕ້ການຊີ້ນໍາຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ Meng Sheng, ນັກຄົ້ນຄວ້າຫລັງປະລິນຍາເອກ Guan Mengxue ແລະນັກສຶກສາປະລິນຍາເອກ Wang En ຂອງກຸ່ມ SF10 ຂອງລັດທີ່ສໍາຄັນຫ້ອງທົດລອງຟີຊິກພື້ນຜິວຂອງສະຖາບັນຟີຊິກຂອງສະຖາບັນວິທະຍາສາດຈີນ / ສູນຄົ້ນຄ້ວາແຫ່ງຊາດປັກກິ່ງສໍາລັບການສຸມໃສ່ບັນຫາ. ຟີຊິກ, ໂດຍການຮ່ວມມືກັບອາຈານ Sun Jiatao ຂອງສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຊີປັກກິ່ງ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ການພັດທະນາດ້ວຍຕົນເອງການພັດທະນາຊອບແວການຈໍາລອງນະໂຍບາຍດ້ານລັດທີ່ຕື່ນເຕັ້ນ TDAP. ຄຸນລັກສະນະການຕອບໂຕ້ຂອງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ quastiparticle ກັບເລເຊີ ultrafast ໃນປະເພດທີສອງຂອງ WTe2 ເຄິ່ງໂລຫະ Weyl ໄດ້ຖືກສືບສວນ.
ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ເລືອກຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບຈຸດ Weyl ແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍ symmetry ຂອງວົງໂຄຈອນປະລໍາມະນູແລະກົດລະບຽບການຄັດເລືອກການປ່ຽນແປງ, ເຊິ່ງແຕກຕ່າງຈາກກົດລະບຽບການຄັດເລືອກ spin ປົກກະຕິສໍາລັບການຕື່ນເຕັ້ນ chiral, ແລະເສັ້ນທາງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງມັນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍການປ່ຽນທິດທາງ polarization. ຂອງແສງຂົ້ວເສັ້ນ ແລະພະລັງງານ photon (ຮູບທີ 2).
ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນບໍ່ສົມມາຕຣິກຂອງບັນທຸກ induces photocurrents ໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນພື້ນທີ່ທີ່ແທ້ຈິງ, ເຊິ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ທິດທາງແລະ symmetry ຂອງ slip interlayer ຂອງລະບົບ. ນັບຕັ້ງແຕ່ຄຸນສົມບັດ topological ຂອງ WTe2, ເຊັ່ນ: ຈໍານວນຂອງຈຸດ Weyl ແລະລະດັບຂອງການແຍກຢູ່ໃນຊ່ອງ momentum, ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມສົມມາດຂອງລະບົບ (ຮູບ 3), ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ asymmetric ຂອງບັນທຸກຈະເຮັດໃຫ້ພຶດຕິກໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ Weyl. quastiparticles ໃນຊ່ອງ momentum ແລະການປ່ຽນແປງທີ່ສອດຄ້ອງກັນໃນຄຸນສົມບັດ topological ຂອງລະບົບ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາໃຫ້ແຜນວາດໄລຍະທີ່ຊັດເຈນສໍາລັບການປ່ຽນໄລຍະ phototopological (ຮູບ 4).
ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ chirality ຂອງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງຜູ້ຂົນສົ່ງຢູ່ໃກ້ກັບຈຸດ Weyl ຄວນເອົາໃຈໃສ່, ແລະຄຸນສົມບັດວົງໂຄຈອນຂອງປະລໍາມະນູຂອງການເຮັດວຽກຂອງຄື້ນຄວນໄດ້ຮັບການວິເຄາະ. ຜົນກະທົບຂອງທັງສອງແມ່ນຄ້າຍຄືກັນແຕ່ກົນໄກແມ່ນແຕກຕ່າງກັນຢ່າງເຫັນໄດ້ຊັດ, ເຊິ່ງສະຫນອງພື້ນຖານທາງທິດສະດີສໍາລັບການອະທິບາຍຄວາມຫມາຍຂອງຈຸດ Weyl. ນອກຈາກນັ້ນ, ວິທີການຄິດໄລ່ທີ່ໄດ້ຮັບຮອງເອົາໃນການສຶກສານີ້ສາມາດເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບປະຕິສໍາພັນທີ່ຊັບຊ້ອນແລະພຶດຕິກໍາແບບເຄື່ອນໄຫວໃນລະດັບປະລໍາມະນູແລະເອເລັກໂຕຣນິກໃນຂະຫນາດທີ່ໃຊ້ເວລາທີ່ໄວທີ່ສຸດ, ເປີດເຜີຍກົນໄກ microphysical ຂອງເຂົາເຈົ້າ, ແລະຄາດວ່າຈະເປັນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດ. ປະກົດການ optical nonlinear ໃນວັດສະດຸ topological.
ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຢູ່ໃນວາລະສານ Nature Communications. ວຽກງານຄົ້ນຄວ້າດັ່ງກ່າວໄດ້ຮັບການສະໜັບສະໜູນຈາກແຜນການຄົ້ນຄວ້າແລະພັດທະນາຫຼັກແຫ່ງຊາດ, ມູນນິທິວິທະຍາສາດທຳມະຊາດແຫ່ງຊາດແລະໂຄງການທົດລອງຍຸດທະສາດ (ໝວດ B) ຂອງສະພາບັນດິດວິທະຍາສາດຈີນ.
FIG.1.a. ກົດລະບຽບການຄັດເລືອກ chirality ສໍາລັບຈຸດ Weyl ທີ່ມີສັນຍາລັກ chirality ໃນທາງບວກ (χ=+1) ພາຍໃຕ້ແສງຂົ້ວເປັນວົງ; ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ເລືອກອັນເນື່ອງມາຈາກ symmetry ວົງໂຄຈອນປະລໍາມະນູຢູ່ທີ່ຈຸດ Weyl ຂອງ b. χ=+1 ໃນແສງຂົ້ວໂລກອອນລາຍ
ຮູບ. 2. ແຜນວາດໂຄງສ້າງປະລໍາມະນູຂອງ a, Td-WTe2; ຂ. ໂຄງສ້າງແຖບຢູ່ໃກ້ກັບຫນ້າດິນ Fermi; (c) ໂຄງສ້າງແຖບແລະການປະກອບສ່ວນຂອງວົງໂຄຈອນຂອງປະລໍາມະນູທີ່ແຈກຢາຍຕາມເສັ້ນ symmetric ສູງໃນພາກພື້ນ Brillouin, ລູກສອນ (1) ແລະ (2) ເປັນຕົວແທນຂອງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຢູ່ໃກ້ຫຼືໄກຈາກຈຸດ Weyl, ຕາມລໍາດັບ; ງ. ການຂະຫຍາຍໂຄງສ້າງແຖບຕາມທິດທາງ Gamma-X
FIG.3.ab: ການເຄື່ອນໄຫວ interlayer ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງທິດທາງ polarization ແສງສະຫວ່າງ linearly ຕາມເສັ້ນ A-axis ແລະ B-axis ຂອງໄປເຊຍກັນ, ແລະຮູບແບບການເຄື່ອນໄຫວທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນ; C. ການປຽບທຽບລະຫວ່າງການຈໍາລອງທາງທິດສະດີແລະການສັງເກດການທົດລອງ; de: symmetry evolution ຂອງລະບົບແລະຕໍາແຫນ່ງ, ຈໍານວນແລະລະດັບຂອງການແຍກສອງຈຸດ Weyl ທີ່ໃກ້ທີ່ສຸດຢູ່ໃນຍົນ kz = 0.
ຮູບ. 4. ການຫັນປ່ຽນໄລຍະ Phototopological ໃນ Td-WTe2 ສໍາລັບພະລັງງານ photon ແສງສະຫວ່າງ polarized linearly (?) ω) ແລະທິດທາງ polarization (θ) ແຜນວາດໄລຍະທີ່ຂຶ້ນກັບ.
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-25-2023