በሌዘር ቁጥጥር ስር ባለው የ ultrafast እንቅስቃሴ የ Weil quasiparticles ጥናት ሂደት እድገት ታይቷል።

ቁጥጥር የሚደረግበት የ ultrafast እንቅስቃሴ የ Weil quasiparticles ጥናት ሂደት እድገት ታይቷል።ሌዘር

ከቅርብ ዓመታት ወዲህ በቶፖሎጂካል ኳንተም ግዛቶች እና በቶፖሎጂካል ኳንተም ቁሳቁሶች ላይ የተደረገው የንድፈ-ሀሳብ እና የሙከራ ምርምር በኮንደንሴድ ቁስ ፊዚክስ ዘርፍ የመነጋገሪያ ርዕስ ሆኗል። እንደ አዲስ የቁስ ምደባ ፅንሰ-ሀሳብ ፣ ቶፖሎጂካል ቅደም ተከተል ፣ ልክ እንደ ሲሜትሪ ፣ በኮንደንድ ቁስ ፊዚክስ ውስጥ መሰረታዊ ጽንሰ-ሀሳብ ነው። ስለ ቶፖሎጂ ጥልቅ ግንዛቤ በተጨናነቀው ቁስ ፊዚክስ ውስጥ ካሉ መሰረታዊ ችግሮች ጋር የተያያዘ ነው ፣ ለምሳሌ እንደ መሰረታዊ የኤሌክትሮኒክስ መዋቅርየኳንተም ደረጃዎች፣ የኳንተም ምዕራፍ ሽግግሮች እና ብዙ የማይንቀሳቀሱ ንጥረ ነገሮች በኳንተም ደረጃዎች። በቶፖሎጂካል ቁሶች፣ እንደ ኤሌክትሮኖች፣ ፎኖኖች እና ስፒን ባሉ የነጻነት ደረጃዎች መካከል ያለው ትስስር የቁሳቁስን ባህሪያት በመረዳት እና በመቆጣጠር ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። የብርሃን ማነቃቂያ የተለያዩ መስተጋብሮችን ለመለየት እና የቁስ ሁኔታን ለመቆጣጠር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፣ እና ስለ ቁሱ መሰረታዊ አካላዊ ባህሪያት፣ መዋቅራዊ ምዕራፍ ሽግግሮች እና አዲስ የኳንተም ግዛቶች መረጃ ማግኘት ይቻላል። በአሁኑ ጊዜ በብርሃን መስክ የሚነዱ የቶፖሎጂካል ቁሶች ማክሮስኮፒክ ባህሪ እና በአጉሊ መነጽር የአቶሚክ መዋቅር እና የኤሌክትሮኒካዊ ባህሪያት መካከል ያለው ግንኙነት የምርምር ግብ ሆኗል.

የቶፖሎጂካል ቁሳቁሶች የፎቶ ኤሌክትሪክ ምላሽ ባህሪ ከአጉሊ መነጽር ኤሌክትሮኒካዊ መዋቅር ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው. ለቶፖሎጂካል ከፊል ብረታ ብረቶች በባንዱ መስቀለኛ መንገድ አቅራቢያ ያለው ተሸካሚ ተነሳሽነት ለስርዓቱ ሞገድ ተግባር ባህሪያት በጣም ስሜታዊ ነው. በቶፖሎጂካል ከፊል-ሜታሎች ላይ የሚታየው የእይታ ክስተቶች ጥናት የሥርዓተ-ጉባዔው ሁኔታ አካላዊ ባህሪያትን በተሻለ ለመረዳት ይረዳናል ፣ እና እነዚህ ተፅእኖዎች በምርታማነት ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውሉ እንደሚችሉ ይጠበቃል ።የኦፕቲካል መሳሪያዎችእና የፀሐይ ህዋሶች ንድፍ, ለወደፊቱ ተግባራዊ ሊሆኑ የሚችሉ አፕሊኬሽኖችን ያቀርባል. ለምሳሌ በዋይል ከፊል-ሜታል ውስጥ ፎቶን ክብ ቅርጽ ያለው የፖላራይዝድ ብርሃን መምጠጥ እሽክርክሪት እንዲገለበጥ ያደርገዋል እና የማዕዘን ሞመንተም ጥበቃን ለማሟላት በዋይል ሾጣጣ በሁለቱም በኩል ያለው የኤሌክትሮን መነቃቃት ባልተመጣጠነ መንገድ ይሰራጫል። የክብ ቅርጽ ያለው የፖላራይዝድ ብርሃን ስርጭት አቅጣጫ, እሱም የቺራል ምርጫ ደንብ ተብሎ ይጠራል (ምስል 1).

የቶፖሎጂካል ቁሳቁሶች የመስመር ላይ ያልሆኑ የኦፕቲካል ክስተቶች ቲዎሬቲካል ጥናት አብዛኛውን ጊዜ የቁሳቁስ መሬት ሁኔታ ባህሪያትን እና የሲሜትሪ ትንታኔን ስሌት የማጣመር ዘዴን ይቀበላል. ይሁን እንጂ ይህ ዘዴ አንዳንድ ጉድለቶች አሉት፡ በፍጥነት ቦታ እና በእውነተኛ ቦታ ላይ ያሉ የተደሰቱ ተሸካሚዎች የእውነተኛ ጊዜ ተለዋዋጭ መረጃ ይጎድለዋል፣ እና በጊዜ ከተፈታ የሙከራ መፈለጊያ ዘዴ ጋር ቀጥተኛ ንፅፅር መፍጠር አይችልም። በኤሌክትሮን-ፎኖኖች እና በፎቶን-ፎኖኖች መካከል ያለው ትስስር ሊታሰብ አይችልም. እና ይህ ለተወሰኑ የደረጃ ሽግግሮች መከሰት ወሳኝ ነው። በተጨማሪም ይህ የንድፈ ሃሳባዊ ትንተና በተዛባ ፅንሰ-ሀሳብ ላይ የተመሰረተው በጠንካራ የብርሃን መስክ ስር ያሉ አካላዊ ሂደቶችን መቋቋም አይችልም. በጊዜ-ጥገኛ ጥግግት ተግባራዊ ሞለኪውላር ዳይናሚክስ (TDDFT-MD) ማስመሰል በመጀመሪያ መርሆች ላይ የተመሰረተ ከላይ የተጠቀሱትን ችግሮች ሊፈታ ይችላል።

በቅርብ ጊዜ በተመራማሪው ሜንግ ሼንግ መሪነት፣ የድህረ ዶክትሬት ተመራማሪው ጓን ሜንችሱ እና የዶክትሬት ተማሪ ዋንግ ኢን የ SF10 ቡድን የመንግስት ቁልፍ ላብራቶሪ የገጽ ፊዚክስ የቻይና የሳይንስ አካዳሚ/የቤጂንግ ብሔራዊ ጥናትና ምርምር ማዕከል ለኮንሰንትሬትድ ጉዳይ ፊዚክስ ከቤጂንግ የቴክኖሎጂ ኢንስቲትዩት ፕሮፌሰር ሱን ጂያታዎ ጋር በመተባበር በራስ ያዳበረውን የተደሰተ የስቴት ዳይናሚክስ ማስመሰል ሶፍትዌር TDAP ተጠቅመዋል። በሁለተኛው ዓይነት Weyl ከፊል-ሜታል WTe2 ውስጥ ወደ ultrafast ሌዘር የኳስቲፓርቲክል ማነቃቂያ ምላሽ ባህሪያት ተመርምረዋል።

በዋይል ነጥብ አቅራቢያ ያሉ ተሸካሚዎች መራጭ መነቃቃት በአቶሚክ ምህዋር ሲሜትሪ እና በሽግግር ምርጫ ደንብ እንደሚወሰን ታይቷል ፣ይህም ከተለመደው የእሽክርክሪት ምርጫ ደንብ ለ chiral excitation የተለየ ነው ፣ እና የፖላራይዜሽን አቅጣጫን በመቀየር የአስደሳች መንገዱን መቆጣጠር እንደሚቻል ታይቷል። ከመስመር የፖላራይዝድ ብርሃን እና የፎቶን ኢነርጂ (FIG. 2)።

የተሸካሚዎች ያልተመጣጠነ ማነቃቂያ በእውነተኛ ቦታ ላይ በተለያዩ አቅጣጫዎች የፎቶ ኩረሬቶችን ያነሳሳል ፣ ይህም የስርዓቱን የ interlayer ሸርተቴ አቅጣጫ እና ሲሜትሪ ይነካል ። የ WTe2 ቶፖሎጂካል ባህሪያት እንደ ዌይል ነጥቦች ብዛት እና በፍጥነት ቦታ ላይ ያለው የመለያየት ደረጃ በስርዓቱ ሲሜትሪ (ስእል 3) ላይ በጣም ጥገኛ ስለሆኑ የተሸካሚዎች ያልተመጣጠነ ተነሳሽነት የዊል ባህሪን ያመጣል. በሞመንተም ቦታ ውስጥ ያሉ ኳስቲፓርቲሎች እና በስርዓቱ ቶፖሎጂካል ባህሪያት ላይ ተዛማጅ ለውጦች. ስለዚህ, ጥናቱ ለፎቶቶፖሎጂካል ደረጃ ሽግግር ግልጽ የሆነ የደረጃ ንድፍ ያቀርባል (ምስል 4).

ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት በዊል ነጥብ አቅራቢያ ያለው የድምጸ ተያያዥ ሞደም መነቃቃት ትኩረት ሊሰጠው ይገባል እና የሞገድ ተግባር የአቶሚክ ምህዋር ባህሪያት መተንተን አለባቸው። የሁለቱም ተፅእኖዎች ተመሳሳይ ናቸው ነገር ግን ስልቱ ግልጽ በሆነ መልኩ የተለየ ነው, ይህም የዊል ነጥቦችን ነጠላነት ለማብራራት በንድፈ ሃሳብ መሰረት ይሰጣል. በተጨማሪም በዚህ ጥናት ውስጥ የተወሰደው የስሌት ዘዴ በአቶሚክ እና በኤሌክትሮኒካዊ ደረጃዎች ያለውን ውስብስብ መስተጋብር እና ተለዋዋጭ ባህሪያትን በጥልቅ ተረድቶ እጅግ በጣም ፈጣን በሆነ የጊዜ መለኪያ፣ ማይክሮ ፊዚካል አካሄዳቸውን የሚገልጥ እና ወደፊት ለሚደረገው ምርምር ሃይለኛ መሳሪያ እንደሚሆን ይጠበቃል። በቶፖሎጂካል ቁሶች ውስጥ ያልተለመዱ የኦፕቲካል ክስተቶች.

ውጤቶቹ በኔቸር ኮሙኒኬሽንስ መጽሔት ውስጥ ይገኛሉ. የምርምር ሥራው በብሔራዊ ቁልፍ የምርምር እና ልማት እቅድ፣ በብሔራዊ የተፈጥሮ ሳይንስ ፋውንዴሽን እና በቻይና የሳይንስ አካዳሚ ስልታዊ የሙከራ ፕሮጄክት (ምድብ ለ) የተደገፈ ነው።

ምስል.1.አ. ለዌይል ነጥቦች የቻርሊቲ ምርጫ ደንብ በአዎንታዊ የቻርሊቲ ምልክት (χ=+1) ክብ በፖላራይዝድ ብርሃን; በአቶሚክ ምህዋር ሲምሜትሪ ምክንያት በዋይል ነጥብ ለ. χ=+1 በመስመር ላይ የፖላራይዝድ ብርሃን

ምስል 2. የአቶሚክ መዋቅር ንድፍ, Td-WTe2; ለ. በፌርሚ ወለል አቅራቢያ የባንድ መዋቅር; (ሐ) የአቶሚክ ምህዋሮች ባንድ መዋቅር እና አንጻራዊ አስተዋጽዖዎች በብሪሎዊን ክልል ውስጥ በከፍተኛ ሲሚሜትሪክ መስመሮች ተሰራጭተዋል፣ ቀስቶች (1) እና (2) እንደቅደም ተከተላቸው ከዋይል ነጥቦች አቅራቢያ ወይም ርቀው መነሳሳትን ይወክላሉ። መ. በጋማ-ኤክስ አቅጣጫ የባንድ መዋቅር ማጉላት

FIG.3.ab: ወደ ክሪስታል A-ዘንግ እና B-ዘንግ በመሆን መስመራዊ ከፖላራይዝድ ብርሃን polarization አቅጣጫ ያለውን አንጻራዊ interlayer እንቅስቃሴ, እና ተጓዳኝ እንቅስቃሴ ሁነታ ይገለጻል; ሐ. በቲዎሬቲካል ማስመሰል እና በሙከራ ምልከታ መካከል ማወዳደር; ደ፡ የስርአቱ ሲሜትሪ ለውጥ እና በ kz=0 አውሮፕላን ውስጥ ያሉት ሁለቱ የቅርብ የዋይል ነጥቦች አቀማመጥ፣ ቁጥር እና የመለያየት ደረጃ

ምስል 4. የፎቶቶፖሎጂካል ደረጃ ሽግግር በTd-WTe2 ለመስመር የፖላራይዝድ ብርሃን የፎቶን ኢነርጂ (?) ω) እና የፖላራይዜሽን አቅጣጫ (θ) ጥገኛ ደረጃ ዲያግራም