Aurrerapena egin da kontrolatutako Weil quastipartikulen mugimendu ultrafast mugimenduaren azterketanlaserrak
Azken urteetan, estatu kuantiko topologikoen eta material kuantiko topologikoen inguruko ikerketa teoriko eta esperimentalak gai bero bihurtu dira materia kondentsatuaren fisikaren arloan. Gaiaren sailkapenaren kontzeptu berri gisa, ordena topologikoa, simetria bezala, funtsezko kontzeptua da materia kondentsatuaren fisikan. Topologiaren ulermen sakona da materia kondentsatuaren oinarrizko arazoekin erlazionatuta, adibidez, oinarrizko egitura elektronikoafase kuantikoak, fase kuantikoen trantsizioak eta elementu immobilizatutako kitzikapenak fase kuantikoetan. Material topologikoetan, askatasuna maila askoren arteko akoplamenduak, hala nola elektroiak, fononak eta birak, funtzio erabakigarria da materialen propietateak ulertzeko eta arautzeko. Argiaren kitzikapena elkarrekintza desberdinak bereizteko eta materiaren oinarrizko propietate fisikoei buruzko informazioa eta informazioa manipulatzeko erabil daiteke, fase estrukturalen trantsizioak eta estatu kuantiko berriak lor daitezke. Gaur egun, arbolaren arabera bultzatutako material topologikoen portaera makroskopikoaren eta egitura atomikoen eta propietate elektronikoen mikroskopikoen portaera makroskopikoaren arteko harremana ikerketa-helburu bihurtu da.
Material topologikoen erantzun fotoelektrikoaren portaera oso lotuta dago bere egitura elektroniko mikroskopikoarekin. Erdi metaliko topologikoetarako, taldekideen arteko garraiolaria kitzikatzea oso sentikorra da sistemaren olatuen funtzioaren ezaugarriekin. Erdi metaliko topologikoetan fenomeno optiko ez linealen azterketak sistemaren estatu hunkituta dauden propietate fisikoak hobeto ulertzen lagun dezake, eta espero da efektu horiek fabrikazioan erabil daitezkeelaGailu optikoaketa eguzki-zelulen diseinua, etorkizunean aplikazio praktiko potentzialak eskainiz. Adibidez, Weyl-eko argi-metal batean, biribilki polarizatutako argi-fotoi batek iraultzea eragingo du eta Momentu angeluarraren kontserbazioa betetzeko, Weyl konoaren bi aldeetako elektroiaren kitzikapena asimetrikoki banatuko da zirkular polarizatutako argiaren propagazioaren norabidean, hau da, Chiral hautaketa araua (1. irudia).
Material topologikoen fenomeno ez linealen azterketa teorikoek normalean beheko egoerako propietateen eta simetriaren analisiaren kalkulua uztartzeko metodoa hartzen dute. Hala ere, metodo honek akats batzuk ditu: une errealeko garraiolarien informazio dinamikoa falta da espazio espazioan eta espazio errealean. Elektroi-fononen eta fotoi-fononen arteko akoplamendua ezin da kontuan hartu. Eta hori funtsezkoa da zenbait faseko trantsizioetarako. Gainera, perturbazio teorian oinarritutako analisi teoriko honek ezin du argi-eremu sendoaren azpian prozesu fisikoei aurre egin. Denboraren araberako dentsitatearen dentsitate molekular funtzionala (TDDFT-MD) lehen printzipioetan oinarritutako simulazioak aurreko arazoak konpon ditzake.
Berriki, Meng Sheng ikertzailearen gidaritzapean, Guan Mengxue ikertzailearen gidaritzapean, SF10 SF10 SP10 Gaiaren Fisika Kontzentratuaren Fisika Giltzurrunaren Fisikaren SF10-ren Fisika Estatuko Laborategian. Tdap. Weyl erdi-metalezko WTE2 bigarren mota batean UltraFast laserraren quastipartikularen kitzikapenaren erantzunaren erantzunak ikertzen dira.
Frogatuta dago Weyl Point-etik gertu dauden eramaileen kitzikapen selektiboa, kurba-kitzikapenaren ohiko hautapen arauaren arabera zehazten dena, eta kitzikapen bidea kontrolatu daiteke polarizazioaren norabide polarizatua eta photon energia-energia aldatuz (2. irudia).
Garraiolarien kitzikatzaile asimetrikoak fotokurrenteak norabide desberdinetan induzitzen ditu espazio errealean, eta horrek sistema interlayer irristaketaren norabidea eta simetria eragiten ditu. WTE2-ren propietate topologikoen artean, hala nola, punturen kopuruak eta momentu mimetrikoaren bereizketa maila handienez, sistemaren simetriaren araberakoa da (3. irudia), garraiolarien kitzikapen asimetrikoek Weyl Qastiparticles-en portaera ezberdinak ekarriko dituzte momentuko espazioan eta sistemaren propietate topologikoetan dagozkien aldaketak. Horrela, azterketak fase fase faseko trantsizioetarako fase diagrama garbia eskaintzen du (4. irudia).
Emaitzek erakusten dute Weyl Point-en inguruko garraiolariaren kitzikapenarengatik arreta jarri behar dela eta olatuen funtzioaren propietate atomikoak aztertu beharko liratekeela. Bien arteko efektuak antzekoak dira, baina mekanismoa ezberdina da, eta horrek oinarri teorikoa eskaintzen du Weyl puntuen berezitasuna azaltzeko. Horrez gain, azterketa honetan hartutako metodo konputazionalak maila oso azkarreko eskala batean interakzio konplexuak eta portaera dinamikoek sakonki ulertzeko modua oso azkar ulertu dezake, beren mikrofisiko mekanismoek agerian uzten dute eta material topologikoetako fenomeno optiko ez linealei buruzko tresna indartsua izango dela espero da.
Emaitzak Nature Communications aldizkarian daude. Ikerketa lanak National Science Fundazio Nazionala eta Garapenerako Plan Nazionalaren laguntza du eta Zientzia Txinako Akademiaren Proiektu Estrategikoaren (B kategoria).
Fig.1.a. Chirality hautaketa araua Weyl Points-en puntuentzako punturen seinale positiboa (χ = + 1) zirkular polarizatutako argiaren azpian; Ikera selektiboa b simetria atomikoaren ondorioz b weil puntuan. χ = + 1 linean argi polarizatua
Piku. 2. A, TD-WTE2 baten egitura atomikoaren diagrama; b. Banda egitura fermi gainazaletik gertu; (c) Bandaren egitura eta orbital atomikoen ekarpen erlatiboak Brillouin eskualdean, gezietan (1) eta (2) eta (2) eta (2) zirraragarriak dira, hurrenez hurren; d.. Banda egituraren anplifikazioa gamma-x norabidean zehar
FIG.3.AB: kristalaren ardatzaren eta B-ardatzean zehar polarizazio polarizatutako norabide polarizatuko mugimenduaren mugimendu erlatiboa, eta dagozkien mugimendu modua ilustratuta dago; C. Simulazio teorikoaren eta behaketa esperimentalaren arteko konparazioa; De: Symmetry Sistemaren bilakaera eta posizioa, kopurua eta gertuko bi puntuen bereizketa kz = 0 planoan
Piku. 4. Fase fase fototopologikoa TD-WTE2-n Linear polarizatutako argi-photon energia (?) Ω) eta polarizazio norabidea (θ) Menpeko fasearen diagrama
Posta: 2012ko irailaren 25a