Nisy fandrosoana natao tamin'ny fandalinana ny hetsika ultrafast an'ny Weil quasiparticles fehezin'nytamin'ny laser
Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, ny fikarohana ara-teorika sy andrana momba ny fanjakana quantum topological sy ny fitaovana quantum topological dia lasa lohahevitra mafana eo amin'ny sehatry ny fizika zavatra mipoitra. Amin'ny maha hevi-baovao momba ny fanasokajiana zavatra, ny filaharana topolojika, toy ny asymmétrie, dia foto-kevitra fototra amin'ny fizika zavatra mipoitra. Ny fahatakarana lalina momba ny topolojia dia mifandray amin'ny olana fototra amin'ny fizika zavatra mipoitra, toy ny rafitra elektronika fototraquantum phases, fifindran'ny dingana quantum ary fientanam-po amin'ny singa maro tsy mihetsika amin'ny dingana quantum. Ao amin'ny fitaovana topolojika, ny fifamatorana eo amin'ny ambaratongan'ny fahalalahana maro, toy ny elektrôna, phonon ary spin, dia manana anjara toerana lehibe amin'ny fahatakarana sy ny fandrindrana ny fananana ara-nofo. Ny fientanam-po maivana dia azo ampiasaina hanavahana ny fifandraisana samihafa sy ny fanodinkodinana ny toetry ny zavatra, ary ny fampahalalana momba ny toetra ara-batana fototra, ny fiovan'ny dingana ara-drafitra ary ny fanjakana quantum vaovao dia azo avy eo. Amin'izao fotoana izao, lasa tanjona fikarohana ny fifandraisana misy eo amin'ny fihetsika macroscopic amin'ny fitaovana topologika entin'ny saha hazavana sy ny firafitry ny atomika bitika sy ny fananana elektronika.
Ny fihetsiky ny valin'ny photoelectric amin'ny fitaovana topolojika dia mifandray akaiky amin'ny rafitra elektronika mikroskopika. Ho an'ny semi-metaly topolojika, ny fientanam-pitaterana eo akaikin'ny fihaonan'ny tarika dia tena saro-pady amin'ny toetran'ny fiasan'ny onja. Ny fandalinana ireo trangan-javatra optika tsy misy tsipika amin'ny semi-metaly topolojika dia afaka manampy antsika hahatakatra tsara kokoa ny toetra ara-batana amin'ny toetry ny rafi-pientanentanana, ary antenaina fa azo ampiasaina amin'ny fanamboarana ireo vokatra ireo.fitaovana optikaary ny fandrafetana ny sela avy amin'ny masoandro, manome fampiharana azo ampiharina amin'ny ho avy. Ohatra, ao amin'ny Weyl semi-metaly, ny fandraisana ny foton'ny circular polarized hazavana dia hahatonga ny fihodinana hivadika, ary mba hihaona amin'ny fiarovana ny angular momentum, ny electron excitation amin'ny lafiny roa amin'ny Weyl cone dia ho asymmetrically mizara miaraka. ny lalan'ny fampielezam-pahazavana miolikolika, izay antsoina hoe fitsipika fifantenana kiral (sary 1).
Ny fandalinana ara-teorika momba ny trangan-javatra optika tsy mitongilana amin'ny fitaovana topolojika dia matetika mampiasa ny fomba fampifangaroana ny kajy ny toetran'ny tany sy ny famakafakana symmetry. Na izany aza, ity fomba ity dia misy lesoka sasany: tsy ampy ny fampahalalana mavitrika amin'ny fotoanan'ny mpitatitra mientanentana amin'ny habaka sy ny habaka tena izy, ary tsy afaka mametraka fampitahana mivantana amin'ny fomba fizahana fanandramana voavaha amin'ny fotoana. Tsy azo raisina ny fifamatorana eo amin'ny electron-phonons sy ny photon-phonons. Ary tena zava-dehibe izany mba hisian'ny fifindrana dingana sasany. Ankoatr'izay, ity famakafakana ara-teorika mifototra amin'ny teôlôjian'ny perturbation ity dia tsy afaka miatrika ireo dingana ara-batana eo ambanin'ny saha hazavana matanjaka. Ny simulation molecular dynamics (TDDFT-MD) miankina amin'ny fotoana mifototra amin'ny fitsipika voalohany dia afaka mamaha ireo olana etsy ambony.
Vao haingana, teo ambany fitarihan'ny mpikaroka Meng Sheng, mpikaroka postdoctoral Guan Mengxue ary mpianatra dokotera Wang En ao amin'ny Vondrona SF10 ao amin'ny Laboratoire Key of Surface Physics ao amin'ny Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences / Beijing National Research Center for Concentrated Matter. Fizika, niara-niasa tamin'ny Profesora Sun Jiatao ao amin'ny Ivon-toeran'ny Teknolojia ao Beijing, dia nampiasa ny rindrambaiko simulation dynamics simulation TDAP izy ireo. Ny toetran'ny valin'ny fientanentanana quastiparticle amin'ny laser ultrafast amin'ny karazana faharoa Weyl semi-metaly WTe2 dia nodinihina.
Naseho fa ny fientanam-pifantenan'ny mpitatitra eo akaikin'ny teboka Weyl dia voafaritra amin'ny alàlan'ny asymmetrika orbitra atomika sy ny fitsipiky ny fifantenana ny tetezamita, izay tsy mitovy amin'ny fitsipika mifantina spin mahazatra ho an'ny fientanentanana chiral, ary azo fehezina amin'ny alàlan'ny fanovana ny lalana polarization. ny hazavana polarized tsipika sy ny angovo foton (sary 2).
Ny fientanentanana asymmetrika amin'ny mpitatitra dia mampirisika ny photocurrents amin'ny lalana samihafa amin'ny toerana tena izy, izay misy fiantraikany amin'ny fitarihana sy ny asymmetrika ny tsipika interlayer amin'ny rafitra. Satria ny toetran'ny topologique an'ny WTe2, toy ny isan'ny teboka Weyl sy ny haavon'ny fisarahana amin'ny habaka momentum, dia miankina be amin'ny symmetry ny rafitra (sary 3), ny fientanam-po asymmetrika ny mpitatitra dia hitondra fitondran-tena samihafa amin'ny Weyl quastiparticles ao amin'ny habaka momentum sy ny fiovana mifanaraka amin'izany amin'ny toetran'ny topolojikan'ny rafitra. Noho izany, ny fianarana dia manome diagram dingana mazava ho an'ny fifindran'ny dingana phototopological (sary 4).
Ny valiny dia mampiseho fa ny chirality ny fientanam-pitaterana eo akaikin'ny teboka Weyl dia tokony hojerena, ary tokony hodinihina ny toetran'ny orbitra atomika amin'ny fiasan'ny onja. Mitovitovy ny fiantraikan'izy roa ireo fa ny mekanika dia mazava ho azy fa tsy mitovy, izay manome fototra teorika hanazavana ny maha-tokana ny teboka Weyl. Ho fanampin'izany, ny fomba kajy noraisina tamin'ity fanadihadiana ity dia afaka mahatakatra lalina ny fifandraisana sarotra sy ny fitondran-tena mavitrika amin'ny ambaratonga atomika sy elektronika amin'ny haavon'ny fotoana faran'izay haingana, manambara ny mekanika mikrofizika, ary antenaina ho fitaovana mahery vaika ho an'ny fikarohana ho avy. trangan-javatra optika tsy misy tsipika amin'ny fitaovana topolojika.
Ao amin'ny diary Nature Communications ny valiny. Ny asa fikarohana dia tohanan'ny National Key Research and Development Plan, ny National Natural Science Foundation ary ny Strategic Pilot Project (sokajy B) an'ny Akademia Shinoa momba ny Siansa.
Sary.1.a. Ny fitsipika fifantenana ny kirality ho an'ny teboka Weyl miaraka amin'ny mari-pamantarana chirality tsara (χ=+1) eo ambanin'ny hazavana miorim-paka; Fihetseham-po mifantina noho ny asymmetrika orbitra atomika amin'ny teboka Weyl an'ny b. χ=+1 amin'ny hazavana polarized an-tserasera
AVIAVY. 2. Diagrama firafitry ny atomika amin'ny a, Td-WTe2; b. Firafitry ny tarika akaikin'ny habakabaka Fermi; (c) Ny firafitry ny tarika sy ny fandraisan'anjaran'ny orbital atomika miparitaka amin'ny tsipika avo symmetrika ao amin'ny faritr'i Brillouin, ny zana-tsipìka (1) sy (2) dia maneho ny fientanam-po eo akaikin'ny teboka Weyl na lavitra; d. Fanamafisana ny firafitry ny tarika manaraka ny lalana Gamma-X
FIG.3.ab: Ny fihetsehan'ny interlayer mifanelanelana amin'ny tari-dalan'ny polarization hazavana mibaribary amin'ny alàlan'ny A-axis sy B-axis amin'ny kristaly, ary aseho ny fomba fiasa mifanaraka amin'izany; C. Fampitahana ny simulation teorika sy ny fandinihana andrana; de: Fivoaran'ny simétrie an'ny rafitra sy ny toerana, ny isa ary ny haavon'ny fisarahan'ireo teboka Weyl akaiky indrindra ao amin'ny kz=0 fiaramanidina
AVIAVY. 4. Fifindran'ny dingan'ny fototopolojika ao amin'ny Td-WTe2 ho an'ny angovo foton'ny hazavana mibaribary (?) ω) sy ny fizotry ny polarization (θ)
Fotoana fandefasana: Sep-25-2023