Nisy fandrosoana natao teo amin'ny fandalinana ny fihetsehana haingana dia haingana an'ny quasiparticles Weil izay fehezin'nylasers
Tato anatin'ny taona vitsivitsy, ny fikarohana ara-teorika sy ara-panandramana momba ny toetry ny koantoma topolojika sy ny fitaovana koantoma topolojika dia lasa lohahevitra mafana eo amin'ny sehatry ny fizikan'ny zavatra voafintina. Amin'ny maha-hevitra vaovao momba ny fanasokajiana zavatra, ny filaharana topolojika, toy ny simetria, dia hevitra fototra amin'ny fizikan'ny zavatra voafintina. Ny fahatakarana lalina ny topolojia dia mifandray amin'ny olana fototra amin'ny fizikan'ny zavatra voafintina, toy ny rafitra elektronika fototra amin'nydingana kwantika, ny fiovan'ny dingana kuantum ary ny fientanentanana ireo singa maro tsy mihetsika ao anatin'ny dingana kuantum. Ao amin'ny fitaovana topolojika, ny fifandraisan'ny ambaratongan'ny fahalalahana maro, toy ny elektrôna, ny phonon ary ny spin, dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fahatakarana sy ny fanaraha-maso ny toetran'ny fitaovana. Azo ampiasaina hanavahana ny fifandraisana samihafa sy hanodinana ny toetran'ny zavatra ny fientanentanana maivana, ary azo avy eo ny fampahalalana momba ny toetra ara-batana fototra an'ny fitaovana, ny fiovan'ny dingana ara-drafitra, ary ny toetran'ny kuantum vaovao. Amin'izao fotoana izao, ny fifandraisana misy eo amin'ny fitondran-tena makroskopika amin'ny fitaovana topolojika tarihin'ny sehatry ny hazavana sy ny rafitra atomika mikroskopika ary ny toetra elektronika dia lasa tanjona fikarohana.
Mifandray akaiky amin'ny rafitra elektronika mikroskopika ny fihetsiky ny akora topolojika amin'ny fihetsiky ny fotoelektrika. Ho an'ny semi-metaly topolojika, ny fientanentanana mpitatitra akaikin'ny fihaonan'ny tarika dia tena saro-pady amin'ny toetran'ny fiasan'ny onja ao amin'ny rafitra. Ny fandalinana ny trangan-javatra optika tsy lineary ao amin'ny semi-metaly topolojika dia afaka manampy antsika hahatakatra bebe kokoa ny toetra ara-batana amin'ny toetry ny fientanentanana ao amin'ny rafitra, ary antenaina fa azo ampiasaina amin'ny fanamboarana ireo vokatra ireo.fitaovana optikaary ny famolavolana sela masoandro, izay manome fampiharana azo ampiharina amin'ny ho avy. Ohatra, ao amin'ny semi-metaly Weyl, ny fidiran'ny photon amin'ny hazavana boribory polarised dia hiteraka fihodinana, ary mba hanatanterahana ny fiarovana ny momentum angular, ny fientanentanana elektrôna amin'ny andaniny roa amin'ny kôna Weyl dia hozaraina tsy mitovy amin'ny lalana izoran'ny fiparitahan'ny hazavana boribory polarised, izay antsoina hoe fitsipiky ny fifantenana chiral (Sary 1).
Ny fandalinana teôria momba ny trangan-javatra optika tsy lineary amin'ny fitaovana topolojika dia mazàna mampiasa ny fomba fampifangaroana ny kajy ny toetran'ny toetry ny tany sy ny famakafakana ny simetria. Na izany aza, ity fomba ity dia manana lesoka sasany: tsy ampy ny fampahalalana dinamika amin'ny fotoana tena izy momba ny mpitatitra mientanentana ao amin'ny habaka momentum sy ny habaka tena izy, ary tsy afaka mametraka fampitahana mivantana amin'ny fomba fanandramana voamarina amin'ny fotoana. Tsy azo heverina ny fifandraisana misy eo amin'ny elektrôna-fonona sy ny fotona-fonona. Ary tena ilaina izany mba hisian'ny fifindran'ny dingana sasany. Ankoatra izany, ity famakafakana teôria mifototra amin'ny teôrian'ny fikorontanana ity dia tsy afaka miatrika ny dingana ara-batana eo ambanin'ny sehatry ny hazavana mahery. Ny simulation time-dependent density functional molecular dynamics (TDDFT-MD) mifototra amin'ny fitsipika voalohany dia afaka mamaha ireo olana etsy ambony ireo.
Vao haingana, teo ambany fitarihan'ny mpikaroka Meng Sheng, ny mpikaroka postdoctoral Guan Mengxue ary ny mpianatra doctorat Wang En avy amin'ny SF10 Group of the State Key Laboratory of Surface Physics of the Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Concentrated Matter Physics, niara-niasa tamin'ny Profesora Sun Jiatao avy amin'ny Beijing Institute of Technology, dia nampiasa ny rindrambaiko simulation dynamics state excited TDAP novolavolaina ho azy izy ireo. Nodinihina ny toetran'ny valin'ny excitation quastiparticle amin'ny laser ultrafast ao amin'ny karazana faharoa amin'ny Weyl semi-metal WTe2.
Naseho fa ny fientanentanana mifantina an'ireo mpitatitra akaikin'ny teboka Weyl dia voafaritry ny symmetry orbital atomika sy ny fitsipiky ny fifantenana tetezamita, izay tsy mitovy amin'ny fitsipiky ny fifantenana fihodinana mahazatra ho an'ny fientanentanana chiral, ary ny lalan'ny fientanentanana dia azo fehezina amin'ny alàlan'ny fanovana ny lalana polarization an'ny hazavana polarized lineary sy ny angovo photon (SARY 2).
Ny fientanentanana tsy simetrika amin'ireo mpitatitra dia miteraka onjam-peo amin'ny lafiny samihafa amin'ny habaka tena izy, izay misy fiantraikany amin'ny lalana sy ny simetrian'ny fivezivezen'ny sosona anatiny ao amin'ny rafitra. Koa satria ny toetra topolojikan'ny WTe2, toy ny isan'ny teboka Weyl sy ny ambaratongan'ny fisarahana ao amin'ny habaka momentum, dia miankina betsaka amin'ny simetrian'ny rafitra (Sary 3), ny fientanentanana tsy simetrika amin'ireo mpitatitra dia hitondra fitondran-tena samihafa amin'ny quastiparticles Weyl ao amin'ny habaka momentum sy fiovana mifanaraka amin'izany eo amin'ny toetra topolojikan'ny rafitra. Noho izany, ny fanadihadiana dia manome kisarisary dingana mazava ho an'ny fifindran'ny dingana phototopolojika (Sary 4).
Asehon'ny valiny fa tokony hojerena ny chirality-n'ny fientanentanana mpitatitra akaikin'ny teboka Weyl, ary tokony hohadihadiana ny toetran'ny orbital atomika amin'ny fiasan'ny onja. Mitovy ny fiantraikan'izy roa saingy mazava ho azy fa samy hafa ny mekanisma, izay manome fototra ara-teorika hanazavana ny singularity-n'ny teboka Weyl. Ankoatra izany, ny fomba kajy ampiasaina amin'ity fandalinana ity dia afaka mahatakatra lalina ny fifandraisana sarotra sy ny fitondran-tena dinamika amin'ny ambaratonga atomika sy elektronika amin'ny ambaratonga haingana dia haingana, mampiseho ny mekanisma mikrofizika, ary antenaina ho fitaovana mahery vaika ho an'ny fikarohana amin'ny ho avy momba ny trangan-javatra optika tsy lineary amin'ny fitaovana topolojika.
Ao amin'ny gazety Nature Communications ny valiny. 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 ny asa fikarohana.
SARY 1.a. Ny fitsipika fifantenana chirality ho an'ny teboka Weyl misy famantarana chirality tsara (χ=+1) eo ambanin'ny hazavana boribory polarised; Fientanentanana mifantina noho ny symmetry orbital atomika eo amin'ny teboka Weyl an'ny b. χ=+1 amin'ny hazavana polarised an-tserasera
SARY 2. Kisarisary momba ny rafitra atomika an'ny a, Td-WTe2; b. Rafitra tarika akaikin'ny velaran'i Fermi; (c) Rafitra tarika sy ny fandraisan'anjaran'ny orbitra atomika miparitaka manaraka ny tsipika simetrika avo lenta ao amin'ny faritr'i Brillouin, ny zana-tsipìka (1) sy (2) dia maneho ny fientanentanana akaikin'ny na lavitra ny teboka Weyl; d. Fanamafisana ny rafitry ny tarika manaraka ny lalana Gamma-X
SARY 3.ab: Aseho eto ny fihetsehan'ny sosona mifandraika amin'ny lalana polarisation amin'ny hazavana amin'ny axe A sy axe B amin'ny kristaly, ary ny fomba fihetsehana mifanaraka amin'izany; C. Fampitahana eo amin'ny simulation teorika sy ny fandinihana andrana; de: Fivoaran'ny symmetry amin'ny rafitra sy ny toerana, ny isa ary ny ambaratongan'ny fisarahana amin'ireo teboka Weyl roa akaiky indrindra ao amin'ny planina kz=0.
SARY 4. Tetezamita dingana fototopolojika ao amin'ny Td-WTe2 ho an'ny angovo foton'ny hazavana polarisaly lineary (?) ω) sy ny kisarisary dingana miankina amin'ny lalana polarisaly (θ)
Fotoana fandefasana: 25 Septambra 2023