Horumar ayaa laga sameeyay daraasadda dhaqdhaqaaqa ultrafast ee Weil quasiparticles ay gacanta ku haysoleysarka
Sannadihii u dambeeyay, cilmi-baadhista aragtida iyo tijaabada ee dawladaha tirada topological-ka iyo agabka quntum-ka topological waxay noqdeen mawduuc aad u kulul oo ku saabsan maadada fiisigiska. Sida fikradda cusub ee kala soocidda walxaha, nidaamka sareynta, sida summetry, waa fikrad aasaasi ah oo ku jirta fiisigiska walxaha la isku koobay. Fahamka qoto dheer ee topology wuxuu la xiriiraa dhibaatooyinka aasaasiga ah ee fiisigiska walxaha isku dhafan, sida qaab dhismeedka elektaroonigga ah ee aasaasiga ahwejiyada tirada, marxaladda tirada ku-meel-gaadhka ah ee kala-guurka iyo kicinta xubno badan oo aan dhaqdhaqaaq lahayn oo ku jira wejiyada tirada. Qalabka topological, isku xidhka u dhexeeya darajo badan oo xoriyad ah, sida elektarooniga, cod-foonnada iyo spin, ayaa door muhiim ah ka ciyaara fahamka iyo habaynta sifooyinka alaabta. Kicinta iftiinka ayaa loo isticmaali karaa in lagu kala saaro isdhexgalka kala duwan iyo in lagu maareeyo xaaladda maaddada, waxaana la heli karaa macluumaadka ku saabsan agabyada asaasiga ah ee maaddada, marxaladda qaab-dhismeedka, iyo xaaladaha tirada cusub ayaa markaas la heli karaa. Waqtigan xaadirka ah, xiriirka ka dhexeeya hab-dhaqanka macroscopic ee alaabta topological ee ay wadaan iftiinka iftiinka iyo qaab-dhismeedka atomikada ee microscopic iyo sifooyinka elektaroonigga ah ayaa noqday hadaf cilmi-baaris ah.
Dabeecadda jawaabta sawir-qaadista ee agabka topological waxay si dhow ula xidhiidhaa qaab-dhismeedkeeda elegtarooniga ah ee yar yar. Duubabka-biraha-biraha ah, xamaasadda gudbiyaha ee u dhow isgoyska band wuxuu aad ugu nugul yahay sifooyinka shaqada mawjada ee nidaamka. Daraasad ku saabsan ifafaale indho-indhayn ah oo ku saabsan semi-metal topological waxay naga caawin kartaa inaan si fiican u fahamno sifooyinka jireed ee dawladaha xiisaha leh ee nidaamka, waxaana la filayaa in saameyntan loo isticmaali karo soo saaristaqalabka indhahaiyo naqshadeynta unugyada cadceedda, bixinta codsiyada suurtagalka ah ee mustaqbalka. Tusaale ahaan, birta Weyl-biraha ah, nuugista photon of iftiin wareeg ah waxay keenaysaa inuu leexleexo, si loo daboolo ilaalinta xajinta xaglaha, dareenka elektarooniga ah ee labada dhinac ee koorta Weyl ayaa loo qaybin doonaa si asymmetrical ah iyada oo la raacayo jihada faafinta iftiinka wareegta ah, kaas oo loo yaqaan xeerka xulashada chiral1).
Daraasadda aragtida ah ee ifafaalaha indhaha ee aan tooska ahayn ee agabka topological sida caadiga ah waxay qabataa habka isku darka xisaabinta hantida dhulka maaddada iyo falanqaynta summaynta. Si kastaba ha ahaatee, habkani waxa uu leeyahay cillado qaar: waxa ka maqan xogta dhabta ah ee firfircoon ee sidayaal xamaasad leh oo ku jira booska firfircoonida iyo booska dhabta ah, mana samayn karo isbarbardhigga tooska ah ee habka ogaanshaha tijaabada wakhtiga. Isku xirka u dhexeeya phonon-electronics iyo photon-phonons lama tixgelin karo. Tanina waxay muhiim u tahay in marxaladda kala-guurka qaarkood ay dhacaan. Intaa waxaa dheer, falanqaynta aragtidan ee ku salaysan aragtida qallafsanaantu ma qaban karto hababka jireed ee hoos yimaada iftiinka xoogga leh. Dhaqdhaqaaqa molecular dynamics ee cufnaanta wakhtiga ku tiirsan (TDFT-MD) ee ku salaysan mabaadi'da koowaad waxay xallin kartaa dhibaatooyinka kor ku xusan.
Dhawaan, iyada oo la raacayo hagida cilmi-baadhaha Meng Sheng, cilmi-baaraha postdoctoral Guan Mengxue iyo ardayga doctoral Wang En oo ka tirsan Kooxda SF10 ee Shaybaadhka Muhiimka ah ee Gobolka ee Fiisigiska Dusha sare ee Machadka Fiisigiska ee Akadeemiyada Sayniska ee Shiinaha / Xarunta Cilmi-baarista Qaranka ee Beijing ee Matter Physics, iyada oo lala kaashanayo Professor Sun Jiatao oo ka tirsan Machadka Tignoolajiyada ee Beijing software jilitaanka TDAP. Sifooyinka jawaabta ee kicinta quastiparticle ilaa laser ultrafast ee nooca labaad ee Weyl semi-metal WTe2 waa la baaraa.
Waxaa la muujiyey in xamaasadda xulashada ee sidayaal u dhow barta Weyl ay go'aamiso astaanta orbital-ka ee atomiga iyo xeerka xulashada kala-guurka, taas oo ka duwan xeerka xulashada lafdhabarta caadiga ah ee kicinta chiral, iyo jidkeeda kicinta waxaa lagu xakameyn karaa iyada oo la beddelayo jihada polarization ee iftiinka toosan iyo tamarta photon (FIG. 2).
Kicinta asymmetric-ka ee sidayaalku waxay u horseedaa sawir-qaadaha jihooyin kala duwan ee booska dhabta ah, kaas oo saameeya jihada iyo summaynta silbaanka dhexda ee nidaamka. Maaddaama sifooyinka sare ee WTe2, sida tirada dhibcaha Weyl iyo heerka kala-soocidda ee goobta firfircoonida, ay aad ugu tiirsan yihiin summeteriga nidaamka (Jaantuska 3), xamaasadda asymmetric-ka ee sidayaalku waxay keenaysaa dabeecado kala duwan oo Weyl quastiparticles ee goobta firfircoonida iyo isbeddelada u dhigma ee sifooyinka sare ee nidaamka. Haddaba, daraasaddu waxay bixisa jaantus cad oo waji ah oo loogu talagalay wareejinta wajiga sawir-qaadista (Jaantuska 4).
Natiijooyinku waxay muujinayaan in xamaasadda xamaasadda qaadaha ee u dhow barta Weyl ay tahay in fiiro gaar ah loo yeesho, iyo in la falanqeeyo sifooyinka atomikada ee shaqada hirarka. Saamaynta labadoodu waa isku mid, laakiin sida muuqata qaabku wuu kala duwan yahay, kaas oo bixiye aragti ahaan aasaas u ah sharraxaadda kelinimada dhibcaha Weyl. Intaa waxaa dheer, habka xisaabinta ee lagu ansixiyay daraasaddan waxay si qoto dheer u fahmi kartaa isdhexgalka kakan iyo dabeecadaha firfircoon ee heerarka atomiiga iyo elektarooniga ah ee qiyaasta wakhtiga ugu dhaqsaha badan, waxay muujinayaan hababkooda microphysical, waxaana la filayaa inay noqoto qalab xooggan oo loogu talagalay cilmi-baarista mustaqbalka ee ifafaalaha indhaha ee aan tooska ahayn ee qalabka topological.
Natiijadu waxay ku jirtaa joornaalka Isgaarsiinta Dabiiciga ah. Shaqada cilmi baarista waxaa taageeray Qorshaha Horumarinta iyo Cilmi-baarista Muhiimka ah ee Qaranka, Aasaaska Sayniska Dabiiciga ah ee Qaranka iyo Mashruuca Tijaabada Istaraatiijiga ah (Qaybta B) ee Akadeemiyada Sayniska Shiinaha.
FIG.1.a. Xeerka xulashada chirality ee Weyl dhibcooyinka leh calaamad wanaagsan (χ=+1) oo hoos imanaya iftiin wareeg ah; Xamaasad xul ah oo ay ugu wacan tahay summaynta orbital atomigga ee barta Weyl ee b. χ=+1 oo ku jira iftiinka khadka tooska ah
FIG 2. jaantuska qaab dhismeedka atomiga ee a, Td-WTe2; b. Qaab dhismeedka kooxeed ee u dhow dusha Fermi; (c) Qaab dhismeedka kooxeed iyo wax ku biirinta qaraabada ee orbitals-ka atomigga ee loo qaybiyay xariiqyada summetrical sare ee gobolka Brillouin, fallaadho (1) iyo (2) waxay ka dhigan yihiin xamaasad u dhow ama ka fog dhibcaha Weyl, siday u kala horreeyaan; d. Kordhinta qaab-dhismeedka kooxda ee jihada Gamma-X
FIG.3.ab: Dhaqdhaqaaqa isdhexgalka qaraabo ee jihada dabaylaha iftiinka toosan ee ku teedsan dhidibka A iyo dhidibka B ee crystal, iyo habka dhaqdhaqaaqa u dhigma ayaa lagu muujiyay; C. Isbarbardhigga u dhexeeya jilitaanka aragtida iyo fiirsashada tijaabada; de: Is-beddelka hab-socodka iyo booska, tirada iyo heerka kala-soocidda labada dhibcood ee Weyl ee ugu dhow kz=0 diyaaradda
FIG 4. Kala-guurka wejiga sawir-qaadista ee Td-WTe2 ee tamarta iftiinka iftiinka ee toosan (?) ω) iyo jihada polarization (θ) jaantuska wajiga ku tiirsan
Waqtiga boostada: Seb-25-2023