Horumar ayaa laga sameeyay daraasadda dhaqdhaqaaqa aadka u dheereeya ee Weil quasiparticles oo ay xakameeyaan laysarka

Horumar ayaa laga sameeyay daraasadda dhaqdhaqaaqa aadka u dheereeya ee Weil quasiparticles oo ay maamusholaysarka

Sannadihii ugu dambeeyay, cilmi-baarista aragtiyeed iyo tijaabo ee ku saabsan xaaladaha tirada guud iyo walxaha tirada guud ayaa noqotay mowduuc kulul oo ku saabsan fiisigiska walxaha la isku daray. Maadaama ay tahay fikrad cusub oo ku saabsan kala soocidda walxaha, kala horraynta topologiyada, sida isku-dhafka, waa fikrad aasaasi ah oo ku saabsan fiisigiska walxaha la isku daray. Faham qoto dheer oo ku saabsan tirada guud waxay la xiriirtaa dhibaatooyinka aasaasiga ah ee fiisigiska walxaha la isku daray, sida qaab-dhismeedka elektaroonigga ah ee aasaasiga ah eemarxaladaha kuntum, kala-guurka wejiga kuantumka iyo kicinta curiyeyaal badan oo aan dhaqdhaqaaq lahayn oo ku jira marxaladaha kuantumka. Agabka qaab-dhismeedka, isku-xidhka heerarka badan ee xorriyadda, sida elektaroonada, phonon-ka iyo wareegga, ayaa door muhiim ah ka ciyaara fahamka iyo nidaaminta sifooyinka walxaha. Kicinta iftiinka waxaa loo isticmaali karaa in lagu kala saaro isdhexgalka kala duwan iyo in lagu maareeyo xaaladda walxaha, macluumaadka ku saabsan sifooyinka aasaasiga ah ee jirka ee walxaha, kala-guurka marxaladda qaab-dhismeedka, iyo xaaladaha cusub ee kuantumka ayaa markaa la heli karaa. Waqtigan xaadirka ah, xiriirka ka dhexeeya dhaqanka macroscopic ee walxaha qaab-dhismeedka ee ay wadaan goobta iftiinka iyo qaab-dhismeedkooda atomikada ee yar yar iyo sifooyinka elektaroonigga ah ayaa noqday yool cilmi-baaris ah.

Dhaqanka jawaab celinta sawir-qaadista ee walxaha dusha sare waxay si dhow ula xiriirtaa qaab-dhismeedkeeda elektaroonigga ah ee yar yar. Birta-midabka ee dusha sare, kicinta side ee u dhow isgoyska xarigga ayaa aad ugu nugul astaamaha shaqada hirarka ee nidaamka. Daraasadda dhacdooyinka indhaha ee aan tooska ahayn ee biraha-midabka ee dusha sare waxay naga caawin kartaa inaan si fiican u fahanno sifooyinka jireed ee xaaladaha xiisaha leh ee nidaamka, waxaana la filayaa in saameyntan loo isticmaali karo soo saaristaaaladaha indhahaiyo naqshadeynta unugyada qorraxda, iyagoo bixinaya adeegyo wax ku ool ah mustaqbalka. Tusaale ahaan, Weyl nus-metal, nuugista photon iftiin wareegsan oo kala qaybsan ayaa sababi doonta in wareegga uu rogrogo, si loo daboolo ilaalinta dhaqdhaqaaqa xagasha, kicinta elektarooniga ee labada dhinac ee koonka Weyl waxaa si aan sinnayn loogu qaybin doonaa jihada faafinta iftiinka wareegsan ee kala qaybsan, kaas oo loo yaqaan xeerka xulashada chiral (Jaantuska 1).

Daraasadda aragtiyeed ee dhacdooyinka indhaha ee aan tooska ahayn ee walxaha dusha sare waxay badanaa qaadataa habka lagu isku daro xisaabinta sifooyinka xaaladda dhulka ee walxaha iyo falanqaynta isku-dhafka. Si kastaba ha ahaatee, habkani wuxuu leeyahay cillado qaar: waxa ka maqan macluumaadka firfircoon ee waqtiga-dhabta ah ee sideyaasha kacsan ee booska dhaqdhaqaaqa iyo booska dhabta ah, mana samayn karo isbarbardhig toos ah oo leh habka ogaanshaha tijaabada ee waqtiga-xallinaya. Isku-xidhka u dhexeeya electron-phonons iyo photon-phonons lama tixgelin karo. Tanina waa muhiim in marxalado gaar ah ay dhacaan. Intaa waxaa dheer, falanqayntan aragtiyeed ee ku salaysan aragtida khalkhalka ma la tacaali karto hababka jireed ee hoos yimaada goobta iftiinka xooggan. Jilitaanka firfircoonida molecular-ka ee waqtiga-ku-tiirsan (TDDFT-MD) oo ku salaysan mabaadi'da koowaad ayaa xallin kara dhibaatooyinka kor ku xusan.

Dhawaan, iyadoo ay hoggaaminayaan cilmi-baare Meng Sheng, cilmi-baare sare Guan Mengxue iyo arday jaamacadeed Wang En oo ka tirsan Kooxda SF10 ee Shaybaarka Muhiimka ah ee Gobolka ee Fiisigiska Dusha Sare ee Machadka Fiisigiska ee Akadeemiyada Sayniska Shiinaha/Xarunta Cilmi-baarista Qaranka ee Beijing ee Fiisigiska Waxyaabaha Xooggan, iyagoo kaashanaya Professor Sun Jiatao oo ka tirsan Machadka Teknolojiyadda Beijing, waxay isticmaaleen barnaamijka jilitaanka firfircoonida gobolka ee is-horumariyay ee TDAP. Astaamaha jawaab celinta ee kicinta quastiparticle ee laysarka aadka u dheereeya ee nooca labaad ee Weyl semi-metal WTe2 ayaa la baarayaa.

Waxaa la muujiyay in kicinta xulashada ee sideyaasha u dhow barta Weyl ay go'aamiso isku-dhafka orbital-ka atomiga iyo xeerka xulashada kala-guurka, kaas oo ka duwan xeerka xulashada wareegga caadiga ah ee kicinta chiral-ka, waddada kicintana waxaa lagu xakameyn karaa iyadoo la beddelayo jihada kala-goynta ee iftiinka toosan ee kala-goynta iyo tamarta fotonka (Jaantuska 2).

Kicinta aan sinnayn ee sideyaasha waxay kicisaa socodka sawir-qaadayaasha jihooyin kala duwan oo ku jira booska dhabta ah, taas oo saameysa jihada iyo isku-dhafka simbiriirixanka lakabka dhexe ee nidaamka. Maadaama sifooyinka dusha sare ee WTe2, sida tirada dhibcaha Weyl iyo heerka kala-soocidda booska dhaqdhaqaaqa, ay aad ugu tiirsan yihiin isku-dhafka nidaamka (Jaantuska 3), kicinta aan sinnayn ee sideyaasha waxay keeni doontaa dhaqan kala duwan oo Weyl quastiparticles ah oo ku jira booska dhaqdhaqaaqa iyo isbeddellada u dhigma ee sifooyinka dusha sare ee nidaamka. Sidaa darteed, daraasaddu waxay bixisaa jaantus wejiga cad oo loogu talagalay kala-guurka wejiga sawir-qaadista (Jaantuska 4).

Natiijooyinka waxay muujinayaan in fiiro gaar ah loo yeesho firfircoonida kicinta side ee u dhow barta Weyl, iyo in la falanqeeyo sifooyinka wareegga atomiga ee shaqada hirarka. Saamaynta labadooduba way isku mid yihiin laakiin farsamadu si cad ayay u kala duwan tahay, taas oo bixisa saldhig aragtiyeed oo lagu sharraxayo kalinimada dhibcaha Weyl. Intaa waxaa dheer, habka xisaabinta ee lagu qaatay daraasaddan ayaa si qoto dheer u fahmi kara isdhexgalka adag iyo dhaqamada firfircoon ee heerarka atomiga iyo elektaroonigga ah ee miisaan waqti aad u dhakhso badan, waxay muujin kartaa farsamooyinkooda microphysical, waxaana la filayaa inay noqoto qalab awood leh oo loogu talagalay cilmi-baarista mustaqbalka ee ku saabsan dhacdooyinka indhaha ee aan tooska ahayn ee agabka topological.

Natiijooyinka waxaa lagu daabacay joornaalka Nature Communications. Shaqada cilmi-baarista waxaa taageeraya Qorshaha Cilmi-baarista Muhiimka ah iyo Horumarinta Qaranka, Hay'adda Sayniska Dabiiciga ah ee Qaranka iyo Mashruuca Tijaabada Istaraatiijiyadeed (Qaybta B) ee Akadeemiyada Sayniska Shiinaha.

FIG.1.a. Xeerka xulashada chirality ee dhibcaha Weyl oo leh calaamadda chirality togan (χ=+1) oo hoos timaada iftiinka wareegsan ee polarized; Kacsanaan xulasho ah oo ka dhalatay isku-dheelitirnaanta orbital-ka atomiga ee barta Weyl ee b. χ=+1 iftiinka polarized-ka ee khadka tooska ah

Jaantuska 2. Jaantuska qaab-dhismeedka atamka ee a, Td-WTe2; b. Qaab-dhismeedka xargaha oo u dhow dusha sare ee Fermi; (c) Qaab-dhismeedka xargaha iyo ka-qaybgalka qaraabada ah ee wareegyada atomiga ee ku baahsan khadadka simmetric sare ee gobolka Brillouin, fallaadhaha (1) iyo (2) waxay matalaan kicinta meel u dhow ama ka fog dhibcaha Weyl, siday u kala horreeyaan; d. Kordhinta qaab-dhismeedka xargaha ee jihada Gamma-X

FIG.3.ab: Dhaqdhaqaaqa lakabka ee qaraabada ah ee jihada kala-soocidda iftiinka ee toosan ee ku teedsan dhidibka A iyo dhidibka B ee kiristaalka, iyo qaabka dhaqdhaqaaqa ee u dhigma ayaa la sawiray; C. Isbarbardhigga u dhexeeya jilitaanka aragtiyeed iyo daawashada tijaabada; de: Horumarka isku-dhafka ee nidaamka iyo booska, tirada iyo heerka kala-soocidda labada dhibcood ee Weyl ee ugu dhow diyaaradda kz=0

Jaantuska 4. Kala-guurka wejiga sawir-qaadista ee Td-WTe2 ee tamarta sawir-qaadista iftiinka toosan ee kala-fogaanshaha (?) ω) iyo jaantuska wejiga ku tiirsan ee jihada kala-fogaanshaha (θ)