Прогресс был достигнут при изучении сверхбыстрый движение квазичастиц Вейла, контролируемыелазеры
В последние годы теоретические и экспериментальные исследования топологических квантовых состояний и топологических квантовых материалов стали горячей темой в области физики конденсированного вещества. Как новая концепция классификации материи, топологический порядок, как и симметрия, является фундаментальной концепцией физики конденсированного вещества. Глубокое понимание топологии связано с основными проблемами в физике сгущенного вещества, такими как основная электронная структураквантовые фазыКвантовые фазовые переходы и возбуждение многих иммобилизованных элементов в квантовых фазах. В топологических материалах связь между многими степенями свободы, такими как электроны, фононы и спин, играет решающую роль в понимании и регулировании свойств материала. Легкое возбуждение может быть использовано для различения различных взаимодействий и манипулирования состоянием вещества, а также информации о основных физических свойствах материала, структурных фазовых переходах и новых квантовых состояниях может быть получена. В настоящее время взаимосвязь между макроскопическим поведением топологических материалов, обусловленных световым полем и их микроскопической атомной структурой и электронными свойствами, стала целью исследования.
Поведение фотоэлектрического отклика топологических материалов тесно связано с его микроскопической электронной структурой. Для топологических полуметаллов возбуждение носителя вблизи полосы пересечения очень чувствительно к характеристикам волновой функции системы. Изучение нелинейных оптических явлений в топологических полуметаллах может помочь нам лучше понять физические свойства возбужденных состояний системы, и ожидается, что эти эффекты могут использоваться при производствеОптические устройстваи дизайн солнечных элементов, обеспечивая потенциальные практические применения в будущем. Например, в полуметалете Вейла, поглощение фотона круглого поляризованного света приведет к переворачиванию спина, и для того, чтобы соответствовать сохранению углового импульса, электронное возбуждение на обеих сторонах Вейл-конуса будет асимметрически распределено вдоль направления поляризованного пропаганда света.
Теоретическое исследование нелинейных оптических явлений топологических материалов обычно принимает метод объединения расчета свойств основного состояния и анализа симметрии. Тем не менее, этот метод имеет некоторые дефекты: ему не хватает динамической информации в реальном времени возбужденных носителей в пространстве импульса и реального пространства, и он не может установить прямое сравнение с методом экспериментального обнаружения с разрешением по времени. Нельзя рассмотреть связь между электронфононами и фотонофононами. И это важно для некоторых фазовых переходов. Кроме того, этот теоретический анализ, основанный на теории возмущений, не может иметь дело с физическими процессами под сильным световым полем. Моделирование функциональной молекулярной динамики функционала плотности (TDDFT-MD), основанное на первых принципах, может решить вышеуказанные задачи.
Недавно, под руководством исследователя Мэн Шэнь, постдокторского исследователя Гуанса Менгксу и докторантуры Ван-Эн из группы SF10 Группы государственной ключевой лаборатории поверхностной физики Института физики китайской академии наук/Национальный исследовательский центр по концентрированным вопросам, в сотрудничестве с Sun-Jiata Samelainting, которая использует стимулирующие технологии, которые используют технологию, которая использует технологию, которая использует стимулирующие технологии, которая использует стимулирующие технологии, которые они используют. Программное обеспечение TDAP. Исследованы характеристики ответа на квастичастичный возбуждение на сверхбыстрый лазер во втором виде полуметометального WTE2 Weyl.
Было показано, что селективное возбуждение носителей вблизи Вейл -точки определяется правилом атомной орбитальной симметрии и выбора перехода, которое отличается от обычного правила отбора спинового отбора для хирального возбуждения, и его путь возбуждения может контролироваться путем изменения направления поляризации линейного поляризованного света и фотонной энергии (рис. 2).
Асимметричное возбуждение носителей индуцирует фототокие в разных направлениях в реальном пространстве, что влияет на направление и симметрию проскальзывания промежуточного слоя системы. Поскольку топологические свойства WTE2, такие как количество вейльных точек и степень разделения в пространстве импульса, сильно зависят от симметрии системы (рис. 3), асимметричное возбуждение носителей приведет к различному поведению вейл -квастичастиц в пространстве импульса и соответствующих изменениях топологических свойств системы. Таким образом, исследование обеспечивает четкую фазовую диаграмму для фотототологических фазовых переходов (рис. 4).
Результаты показывают, что хиральность возбуждения носителя вблизи Вейла -точки следует обратить внимание, и следует проанализировать атомные орбитальные свойства волновой функции. Эффекты двух похожи, но механизм, очевидно, отличается, что обеспечивает теоретическую основу для объяснения сингулярности точек Вейла. Кроме того, вычислительный метод, принятый в этом исследовании, может глубоко понимать сложные взаимодействия и динамическое поведение на атомных и электронных уровнях в сверхбыстых временных масштабах, выявляет их микрофизические механизмы и, как ожидается, станет мощным инструментом для будущих исследований нелинейных оптических явлений в топологических материалах.
Результаты в журнале Nature Communications. Исследовательская работа поддерживается Национальным ключевым планом исследований и разработок, Национальным фондом естественных наук и стратегическим пилотным проектом (категория B) Китайской академии наук.
Рис.1.A. Правило выбора хиральности для точек Вейла с положительным знаком хиральности (χ =+1) при круговой поляризованном свете; Селективное возбуждение из -за атомной орбитальной симметрии в точке Вейл Б. χ =+1 в онлайн-поляризованном свете
ИНЖИР. 2. Атомная структурная диаграмма A, TD-WTE2; беременный Полос структура вблизи поверхности Ферми; (c) полосовая структура и относительный вклад атомных орбиталей, распределенных по высоким симметричным линиям в области Брилуина, стрелки (1) и (2) представляют возбуждение вблизи или далеко от точек Вейла, соответственно; дюймовый Усиление полосовой структуры вдоль направления гамма-х
Рис.3.AB: Относительное межслоевое движение линейно поляризованного направления поляризации света вдоль оси A и оси B кристалла, и иллюстрируется соответствующий режим движения; C. Сравнение теоретического моделирования и экспериментального наблюдения; DE: эволюция симметрии системы и положения, количество и степень разделения двух ближайших точек Вейла в плоскости KZ = 0
ИНЖИР. 4. Фототопологический фазовый переход в TD-WTE2 для линейно поляризованной энергии фотонов света (?) Ω) и направления поляризации (θ) зависимой фазовой диаграммы
Время публикации: сентябрь-25-2023