लेसरद्वारे नियंत्रित वेइल क्वासीपार्टिकल्सच्या अल्ट्राफास्ट मोशनच्या अभ्यासामध्ये प्रगती केली गेली आहे

द्वारे नियंत्रित वेइल क्वासीपार्टिकल्सच्या अल्ट्राफास्ट मोशनच्या अभ्यासामध्ये प्रगती केली गेली आहेलेसर

अलिकडच्या वर्षांत, टोपोलॉजिकल क्वांटम स्टेट्स आणि टोपोलॉजिकल क्वांटम मटेरियलवरील सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक संशोधन कंडेन्स्ड मॅटर फिजिक्सच्या क्षेत्रात एक चर्चेचा विषय बनला आहे. मॅटर क्लासिफिकेशनची एक नवीन संकल्पना म्हणून, सममितीप्रमाणे टोपोलॉजिकल ऑर्डर ही कंडेन्स्ड मॅटर फिजिक्सची मूलभूत संकल्पना आहे. टोपोलॉजीची सखोल समज कंडेन्स्ड मॅटर फिजिक्समधील मूलभूत समस्यांशी संबंधित आहे, जसे की मूलभूत इलेक्ट्रॉनिक रचनाक्वांटम टप्पे, क्वांटम फेज संक्रमणे आणि क्वांटम टप्प्यात अनेक स्थिर घटकांचे उत्तेजन. टोपोलॉजिकल मटेरियलमध्ये, इलेक्ट्रॉन, फोनॉन आणि स्पिन यासारख्या स्वातंत्र्याच्या अनेक अंशांमधील जोड्या भौतिक गुणधर्म समजून घेण्यात आणि नियमन करण्यात निर्णायक भूमिका बजावतात. वेगवेगळ्या परस्परसंवादामध्ये फरक करण्यासाठी आणि पदार्थाची स्थिती आणि सामग्रीच्या मूलभूत भौतिक गुणधर्मांविषयी माहिती, स्ट्रक्चरल फेज संक्रमण आणि नवीन क्वांटम स्टेट्स याविषयी माहिती मिळविण्यासाठी हलके उत्तेजन वापरले जाऊ शकते. सध्या, प्रकाश फील्डद्वारे चालविलेल्या टोपोलॉजिकल मटेरियलच्या मॅक्रोस्कोपिक वर्तन आणि त्यांची सूक्ष्म अणु रचना आणि इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म यांच्यातील संबंध एक संशोधन ध्येय बनले आहे.

टोपोलॉजिकल मटेरियलचे फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिसाद वर्तन त्याच्या सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक संरचनेशी संबंधित आहे. टोपोलॉजिकल सेमी-मेटलसाठी, बँड छेदनबिंदू जवळील वाहक उत्तेजन प्रणालीच्या वेव्ह फंक्शन वैशिष्ट्यांकरिता अत्यंत संवेदनशील आहे. टोपोलॉजिकल सेमी-मेटलमधील नॉनलाइनर ऑप्टिकल घटनेचा अभ्यास केल्यामुळे सिस्टमच्या उत्तेजित अवस्थेच्या भौतिक गुणधर्मांना अधिक चांगल्या प्रकारे समजण्यास मदत होते आणि अशी अपेक्षा आहे की हे प्रभाव तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतातऑप्टिकल डिव्हाइसआणि सौर पेशींचे डिझाइन, भविष्यात संभाव्य व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रदान करते. उदाहरणार्थ, वायल सेमी-मेटलमध्ये, गोलाकार ध्रुवीकरण केलेल्या प्रकाशाचे फोटॉन शोषून घेतल्यास स्पिन फ्लिप होईल आणि कोनीय गतीचे संवर्धन पूर्ण करण्यासाठी, वायल शंकूच्या दोन्ही बाजूंनी इलेक्ट्रॉन उत्तेजन हे परिपत्रक ध्रुवीकरण केलेल्या प्रकाशाच्या प्रायश्चित्ताच्या दिशानिर्देशानुसार वितरित केले जाईल (आकृती 1).

टोपोलॉजिकल मटेरियलच्या नॉनलाइनर ऑप्टिकल घटनेचा सैद्धांतिक अभ्यास सहसा मटेरियल ग्राउंड स्टेट गुणधर्म आणि सममिती विश्लेषणाची गणना एकत्रित करण्याची पद्धत स्वीकारतो. तथापि, या पद्धतीमध्ये काही दोष आहेत: त्यात गतीची जागा आणि वास्तविक जागेत उत्साही वाहकांची रिअल-टाइम डायनॅमिक माहिती नसते आणि वेळ-निराकरण केलेल्या प्रयोगात्मक शोधण्याच्या पद्धतीशी ती थेट तुलना करू शकत नाही. इलेक्ट्रॉन-फोनन्स आणि फोटॉन-फोन्स दरम्यानच्या जोडणीचा विचार केला जाऊ शकत नाही. आणि विशिष्ट टप्प्यातील संक्रमणासाठी हे महत्त्वपूर्ण आहे. याव्यतिरिक्त, गोंधळाच्या सिद्धांतावर आधारित हे सैद्धांतिक विश्लेषण मजबूत प्रकाश क्षेत्राच्या अंतर्गत भौतिक प्रक्रियेस सामोरे जाऊ शकत नाही. प्रथम तत्त्वांवर आधारित वेळ-आधारित घनता फंक्शनल आण्विक गतिशीलता (टीडीडीएफटी-एमडी) सिम्युलेशन वरील समस्या सोडवू शकते.

अलीकडेच, संशोधक मेंग शेंग यांच्या मार्गदर्शनाखाली, पोस्टडॉक्टोरल संशोधक ग्वान मेंगक्स्यू आणि डॉक्टरेट विद्यार्थी वांग एन ऑफ स्टेट की लॅबोरेटरी ऑफ स्टेट की लॅबोरेटरी ऑफ फिजिक्स ऑफ सायन्स ऑफ सायन्सेस/बीजिंग नॅशनल रिसर्च सेंटर फॉर कॉन्ट्रिटेड मॅटरिस इन्स्टिट्यूट ऑफ प्रोफेसर सन जिटा इन्स्टिट्यूसच्या सहकार्याने सिम्युलेशन सॉफ्टवेअर टीडीएपी. दुसर्‍या प्रकारच्या वेइल सेमी-मेटल डब्ल्यूटीई 2 मधील अल्ट्राफास्ट लेसरला क्युस्टिपार्टिकल उत्तेजनाची प्रतिसाद वैशिष्ट्ये तपासली जातात.

हे दर्शविले गेले आहे की वायल पॉईंटजवळील वाहकांचे निवडक उत्तेजन अणू कक्षीय सममिती आणि संक्रमण निवड नियमांद्वारे निश्चित केले जाते, जे चिरल उत्तेजनासाठी नेहमीच्या फिरकी निवड नियमांपेक्षा भिन्न आहे आणि रेषात्मक ध्रुवीकरण प्रकाश आणि फोटॉन उर्जेची ध्रुवीकरण दिशा बदलून त्याचा उत्तेजन मार्ग नियंत्रित केला जाऊ शकतो (चित्र 2).

वाहकांचे असममित उत्तेजन वास्तविक जागेत वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये फोटोकॉरंट्सला प्रेरित करते, जे सिस्टमच्या इंटरलेयर स्लिपच्या दिशानिर्देश आणि सममितीवर परिणाम करते. डब्ल्यूटीई 2 चे टोपोलॉजिकल गुणधर्म, जसे की वेइल पॉईंट्सची संख्या आणि गतीच्या जागेत विभक्ततेची डिग्री, सिस्टमच्या सममितीवर (आकृती 3) अत्यधिक अवलंबून असल्याने, वाहकांचे असममित उत्तेजन मोमेंटम स्पेसमध्ये वेल क्वास्टिपार्टिकल्सचे भिन्न वर्तन आणि सिस्टमच्या टोपोलॉजिकल गुणधर्मांमधील संबंधित बदलांमुळे आणेल. अशाप्रकारे, अभ्यास फोटोटोपोलॉजिकल फेज संक्रमण (आकृती 4) साठी एक स्पष्ट टप्पा आकृती प्रदान करतो.

परिणाम दर्शविते की वेयल पॉईंटजवळील वाहक उत्तेजनाच्या चिरलिटीकडे लक्ष दिले पाहिजे आणि वेव्ह फंक्शनच्या अणु कक्षीय गुणधर्मांचे विश्लेषण केले पाहिजे. या दोघांचे परिणाम समान आहेत परंतु यंत्रणा स्पष्टपणे भिन्न आहे, जी वेइल पॉईंट्सची एकलता स्पष्ट करण्यासाठी सैद्धांतिक आधार प्रदान करते. याव्यतिरिक्त, या अभ्यासामध्ये स्वीकारल्या गेलेल्या संगणकीय पद्धतीमुळे अणू आणि इलेक्ट्रॉनिक पातळीवरील जटिल परस्परसंवाद आणि गतिशील वर्तन सुपर-फास्ट टाइम स्केलमध्ये गंभीरपणे समजू शकतात, त्यांचे मायक्रोफिजिकल यंत्रणा प्रकट करतात आणि टोपोलॉजिकल मटेरियलमध्ये नॉनलाइनर ऑप्टिकल फेनोमेनाबद्दल भविष्यातील संशोधनासाठी एक शक्तिशाली साधन असेल अशी अपेक्षा आहे.

परिणाम नेचर कम्युनिकेशन्स या जर्नलमध्ये आहेत. या संशोधन कार्यास नॅशनल की रिसर्च अँड डेव्हलपमेंट प्लॅन, नॅशनल नॅचरल सायन्स फाउंडेशन आणि चिनी अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या स्ट्रॅटेजिक पायलट प्रोजेक्ट (श्रेणी बी) द्वारे समर्थित आहे.

अंजीर .१.ए. परिपत्रक ध्रुवीकरण प्रकाश अंतर्गत सकारात्मक चिरलिटी चिन्ह (χ =+1) सह वेइल पॉईंट्ससाठी चिरलिटी निवड नियम; बी च्या वायल पॉईंटवर अणु कक्षीय सममितीमुळे निवडक उत्तेजन. ऑनलाईन ध्रुवीकरण केलेल्या प्रकाशात χ =+1

अंजीर. 2. अ, टीडी-डब्ल्यूटीई 2 चे अणु रचना आकृती; बी. फर्मी पृष्ठभागाजवळ बँड स्ट्रक्चर; (सी) ब्रिलॉइन प्रदेशात उच्च सममितीय रेषांसह वितरित अणु कक्षाचे बँड स्ट्रक्चर आणि सापेक्ष योगदान अनुक्रमे वायल पॉईंट्स जवळ किंवा दूरच्या उत्तेजनाचे प्रतिनिधित्व करते; डी. गामा-एक्स दिशेने बँड स्ट्रक्चरचे प्रवर्धन

अंजीर .3.एबी: क्रिस्टलच्या ए-अक्ष आणि बी-अक्षासह रेषात्मक ध्रुवीकरण केलेल्या प्रकाश ध्रुवीकरण दिशेने संबंधित इंटरलेयर हालचाल आणि संबंधित हालचाली मोडचे वर्णन केले आहे; सी. सैद्धांतिक सिम्युलेशन आणि प्रायोगिक निरीक्षणामधील तुलना; डीई: केझेड = 0 विमानातील दोन सर्वात जवळच्या वेइल पॉईंट्सची स्थिती, स्थिती, संख्या आणि पदवी, संख्येची आणि पदवीची सममिती उत्क्रांती

अंजीर. .