لازېر ئارقىلىق كونترول قىلىنىدىغان ۋېل تۆت بۆلەكنىڭ ئۇلترا بىنەپشە ھەرىكىتىنى تەتقىق قىلىشتا ئىلگىرىلەش بولدى

كونترول قىلىنغان ۋېيل تۆت بۆلەكنىڭ ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ھەرىكىتىنى تەتقىق قىلىشتا ئىلگىرىلەش بولدىلازېر

يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، يەر شەكلى كۋانت ھالىتى ۋە يەر شەكلى كۋانت ماتېرىياللىرى توغرىسىدىكى نەزەرىيەۋى ۋە تەجرىبە تەتقىقاتى قويۇق ماددىلار فىزىكىسى ساھەسىدىكى قىزىق نۇقتىغا ئايلاندى. ماددىلارنى تۈرگە ئايرىشنىڭ يېڭى ئۇقۇمى بولۇش سۈپىتى بىلەن ، سىممېترىكلىككە ئوخشاش توپولوگىيەلىك تەرتىپ قويۇق ماددىلار فىزىكىسىدىكى نېگىزلىك ئۇقۇم. توپولوگىيەنى چوڭقۇر چۈشىنىش قويۇق ماددى فىزىكىسىدىكى ئاساسلىق ئېلېكترونلۇق قۇرۇلما قاتارلىق ئاساسلىق مەسىلىلەر بىلەن مۇناسىۋەتلىككىۋانت باسقۇچلىرى، كىۋانت باسقۇچىدىكى نۇرغۇن ھەرىكەتسىز ئېلېمېنتلارنىڭ كىۋانت باسقۇچىنىڭ يۆتكىلىشى ۋە ھاياجانلىنىشى. توپولوگىيەلىك ماتېرىياللاردا ئېلېكترون ، فونون ۋە ئايلىنىش قاتارلىق نۇرغۇن دەرىجىدىكى ئەركىنلىكنىڭ جىپسىلىشىشى ماددى خۇسۇسىيەتنى چۈشىنىش ۋە تەڭشەشتە ھەل قىلغۇچ رول ئوينايدۇ. يېنىك ھاياجانلىنىش ئارقىلىق ئوخشىمىغان ئۆز-ئارا تەسىرنى پەرقلەندۈرۈش ۋە ماددىنىڭ ھالىتىنى كونترول قىلىشقا ئىشلىتىلىدۇ ، ئاندىن ماتېرىيالنىڭ ئاساسىي فىزىكىلىق خۇسۇسىيىتى ، قۇرۇلما باسقۇچىنىڭ ئۆزگىرىشى ۋە يېڭى كىۋانت ھالىتى توغرىسىدىكى ئۇچۇرلارغا ئېرىشكىلى بولىدۇ. ھازىر ، نۇر مەيدانى قوزغىغان يەر شەكلى ماتېرىياللىرىنىڭ ماكروسكوپ ھەرىكىتى بىلەن ئۇلارنىڭ مىكروسكوپتىك ئاتوم قۇرۇلمىسى ۋە ئېلېكترونلۇق خۇسۇسىيىتى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت تەتقىقات نىشانىغا ئايلاندى.

يەر شەكلى ماتېرىياللىرىنىڭ فوتو ئېلېكتر ئىنكاسى ھەرىكىتى ئۇنىڭ مىكروسكوپلۇق ئېلېكترونلۇق قۇرۇلمىسى بىلەن زىچ مۇناسىۋەتلىك. يەر شەكلى يېرىم مېتالغا نىسبەتەن ، بەلۋاغ كېسىشىش ئېغىزىغا يېقىن توشۇغۇچىنىڭ ھاياجانلىنىشى سىستېمىنىڭ دولقۇن ئىقتىدار ئالاھىدىلىكىگە ئىنتايىن سەزگۈر. يەر شەكلى يېرىم مېتاللىرىدىكى سىزىقسىز ئوپتىكىلىق ھادىسىلەرنى تەتقىق قىلىش بىزنىڭ سىستېمىنىڭ ھاياجانلانغان ھالەتلىرىنىڭ فىزىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى تېخىمۇ ياخشى چۈشىنىشىمىزگە ياردەم بېرەلەيدۇ ، مۆلچەرلىنىشىچە بۇ ئۈنۈملەرنى ياساشتا ئىشلىتىشكە بولىدۇئوپتىك ئۈسكۈنىلەرھەمدە قۇياش ئېنېرگىيىسى ھۈجەيرىسىنى لايىھىلەش ، كەلگۈسىدە ئەمەلىي قوللىنىشچان پروگراممىلار بىلەن تەمىنلەيدۇ. مەسىلەن ، ۋېيل يېرىم مېتالدا ، ئايلانما قۇتۇپ نۇرىنىڭ فوتوننى سۈمۈرۈشى ئايلىنىشنىڭ تەۋرىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇلۇڭلۇق ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچنىڭ ساقلىنىشىغا ماسلىشىش ئۈچۈن ، ۋېيل كونۇسنىڭ ئىككى تەرىپىدىكى ئېلېكترون ھاياجانلىنىش سىممېترىك تەقسىملەنمەيدۇ. ئايلانما قۇتۇپ نۇرىنىڭ تارقىلىش يۆنىلىشى ، بۇ خرال تاللاش قائىدىسى دەپ ئاتىلىدۇ (1-رەسىم).

توپولوگىيەلىك ماتېرىياللارنىڭ سىزىقسىز ئوپتىكىلىق ھادىسىلىرىنى نەزەرىيىۋى تەتقىقاتى ئادەتتە يەر يۈزىنىڭ خۇسۇسىيىتىنى ھېسابلاش ۋە سىممېترىك ئانالىزنى بىرلەشتۈرۈش ئۇسۇلىنى قوللىنىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ ئۇسۇلنىڭ بەزى نۇقسانلىرى بار: ئۇنىڭدا ھەرىكەتچان بوشلۇق ۋە رېئال بوشلۇقتىكى ھاياجانلانغان توشۇغۇچىلارنىڭ ھەقىقىي ھەرىكەتچان ئۇچۇرلىرى كەمچىل ، ئۇ ۋاقىت ھەل قىلىنغان تەجرىبە بايقاش ئۇسۇلى بىلەن بىۋاسىتە سېلىشتۇرۇشنى قۇرالمايدۇ. ئېلېكترون فونون بىلەن فوتون فونوننىڭ باغلىنىشىنى ئويلاشقا بولمايدۇ. ھەمدە بۇ مەلۇم باسقۇچنىڭ ئۆتۈشى ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم. ئۇنىڭدىن باشقا ، توسۇلۇش نەزەرىيىسىنى ئاساس قىلغان بۇ نەزەرىيەۋى ئانالىز كۈچلۈك نۇر مەيدانىدىكى فىزىكىلىق جەريانلارنى بىر تەرەپ قىلالمايدۇ. ۋاقىتقا تايىنىدىغان زىچلىق فۇنكسىيەلىك مولېكۇلا دىنامىكىسى (TDDFT-MD) تەقلىد قىلىش بىرىنچى پرىنسىپنى ئاساس قىلىپ ، يۇقارقى مەسىلىلەرنى ھەل قىلالايدۇ.

يېقىندا ، تەتقىقاتچى مېڭ شېڭنىڭ يېتەكچىلىكىدە ، دوكتور ئاسپىرانت تەتقىقاتچىسى گۇەن مېڭشۇ ۋە جۇڭگو پەنلەر ئاكادېمىيىسى فىزىكا ئىنستىتۇتى يەر ئۈستى فىزىكا دۆلەت ئاچقۇچلۇق تەجرىبىخانىسى SF10 گۇرۇپپىسىنىڭ دوكتورلۇق ئوقۇغۇچىسى ۋاڭ ئېن / بېيجىڭ دۆلەتلىك مەركەزلىك تەتقىقات مەركىزى فىزىكا ، بېيجىڭ سانائەت ئىنستىتۇتىنىڭ پروفېسسورى سۈن جياتاۋ بىلەن ھەمكارلىشىپ ، ئۆزلۈكىدىن تەرەققىي قىلغان ھاياجانلانغان دۆلەت ھەرىكەتچان تەقلىد قىلىش يۇمشاق دېتالى TDAP نى ئىشلەتتى. ئىككىنچى خىل ۋېيل يېرىم مېتال WTe2 دىكى ئۇلترا بىنەپشە لازېرغا تۆت قۇتۇپلۇق ھاياجانلىنىشنىڭ ئىنكاس ئالاھىدىلىكى تەكشۈرۈلگەن.

كۆرسىتىلىشچە ، ۋېيل نۇقتىسىغا يېقىن توشۇغۇچىلارنىڭ تاللاش قىزغىنلىقى ئاتوم ئوربىتىسىنىڭ سىممېترىكلىكى ۋە ئۆتكۈنچى تاللاش قائىدىسى تەرىپىدىن بەلگىلىنىدىغان بولۇپ ، بۇ خرال ھاياجانلىنىشنىڭ ئادەتتىكى ئايلانما تاللاش قائىدىسىگە ئوخشىمايدۇ ، ئۇنىڭ ھاياجانلىنىش يولىنى قۇتۇپلىشىش يۆنىلىشىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق كونترول قىلغىلى بولىدۇ. سىزىقلىق قۇتۇپ نۇرى ۋە فوتون ئېنېرگىيىسى (FIG. 2).

توشۇغۇچىلارنىڭ سىممېترىك بولمىغان ھاياجانلىنىشى رېئال بوشلۇقتا ئوخشىمىغان يۆنىلىشتە نۇر تارتقۇچ پەيدا قىلىدۇ ، بۇ سىستېمىنىڭ ئۆز-ئارا سىيرىلىشىنىڭ يۆنىلىشى ۋە سىممېترىكلىكىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. WTe2 نىڭ توپولوگىيەلىك خۇسۇسىيىتى ، مەسىلەن ۋېيل نۇقتىسىنىڭ سانى ۋە ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچ بوشلۇقىدىكى ئايرىش دەرىجىسى سىستېمىنىڭ سىممېترىكلىكىگە ئىنتايىن باغلىق (3-رەسىم) ، توشۇغۇچىلارنىڭ سىممېترىك بولمىغان ھاياجانلىنىشى ۋېيلنىڭ ئوخشىمىغان ھەرىكىتىنى ئېلىپ كېلىدۇ. ھەرىكەتچان بوشلۇقتىكى تۆت بۆلەك ۋە سىستېمىنىڭ توپولوگىيەلىك خۇسۇسىيىتىدىكى ماس ئۆزگىرىشلەر. شۇڭا ، بۇ تەتقىقات فوتوپوپولوگىيىلىك باسقۇچنىڭ ئېنىق باسقۇچلۇق دىئاگراممىسى بىلەن تەمىنلەيدۇ (4-رەسىم).

نەتىجىدە كۆرسىتىلىشىچە ، ۋېيل نۇقتىسىغا يېقىن توشۇغۇچىنىڭ ھاياجانلىنىش دەرىجىسىگە دىققەت قىلىش ، دولقۇن ئىقتىدارىنىڭ ئاتوم ئوربىتا خۇسۇسىيىتىنى تەھلىل قىلىش كېرەك. بۇ ئىككىسىنىڭ ئۈنۈمى ئوخشىشىپ كېتىدۇ ، ئەمما مېخانىزم ئېنىقلا ئوخشىمايدۇ ، بۇ ۋېيل نۇقتىلىرىنىڭ يەككەلىكىنى چۈشەندۈرۈشكە نەزەرىيەۋى ئاساس بىلەن تەمىنلەيدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا ، بۇ تەتقىقاتتا قوللىنىلغان ھېسابلاش ئۇسۇلى ئاتوم ۋە ئېلېكترونلۇق سەۋىيىدىكى مۇرەككەپ ئۆز-ئارا تەسىر ۋە ھەرىكەتچان ھەرىكەتلەرنى دەرىجىدىن تاشقىرى تېز سۈرئەتتە چوڭقۇر چۈشىنەلەيدۇ ، ئۇلارنىڭ مىكرو فىزىكىلىق مېخانىزىمىنى ئاشكارىلايدۇ ھەمدە كەلگۈسىدىكى تەتقىقاتنىڭ كۈچلۈك قورالى بولۇپ قېلىشىدىن ئۈمىد بار. توپولوگىيەلىك ماتېرىياللاردىكى سىزىقسىز ئوپتىكىلىق ھادىسىلەر.

بۇ نەتىجە «تەبىئەت ئالاقىسى» ژۇرنىلىدا. بۇ تەتقىقات خىزمىتىنى دۆلەتلىك مۇھىم تەتقىقات ۋە تەرەققىيات پىلانى ، دۆلەتلىك تەبىئىي پەن فوندى ۋە جۇڭگو پەنلەر ئاكادېمىيىسىنىڭ ئىستراتېگىيىلىك سىناق تۈرى (B تۈر) قوللايدۇ.

FIG.1.a. ئايلانما قۇتۇپ نۇرى ئاستىدا مۇسبەت چىراغ بەلگىسى (χ = + 1) بولغان ۋېيل نۇقتىلىرىنىڭ خور تاللاش تاللاش قائىدىسى B نىڭ Weyl نۇقتىسىدىكى ئاتوم ئوربىتا سىممېترىكلىكى سەۋەبىدىن تاللانغان ھاياجانلىنىش. On = + 1 توردىكى قۇتۇپ نۇرىدا

FIG. 2. Td-WTe2 نىڭ ئاتوم قۇرۇلمىسى دىئاگراممىسى b. فېرمى يۈزىگە يېقىن بەلۋاغ قۇرۇلمىسى (3) بىرىللوئىن رايونىدىكى يۇقىرى سىممېترىك سىزىقلار بويىدا تارقىتىلغان ئاتوم ئوربىتىسىنىڭ بەلۋاغ قۇرۇلمىسى ۋە نىسپىي تۆھپىسى ، ئوق (1) ۋە (2) ئايرىم-ئايرىم ھالدا ۋېيل نۇقتىسىغا يېقىن ياكى يىراقتىكى ھاياجانغا ۋەكىللىك قىلىدۇ. d. گامما- X يۆنىلىشى بويىچە بەلۋاغ قۇرۇلمىسىنى كۈچەيتىش

FIG.3. C. نەزەرىيەۋى تەقلىد بىلەن تەجرىبە كۆزىتىش ئوتتۇرىسىدىكى سېلىشتۇرۇش de: سىستېمىنىڭ سىممېترىك ئۆزگىرىشى ۋە kz = 0 تەكشىلىكتىكى ئەڭ يېقىن ئىككى Weyl نۇقتىسىنىڭ ئورنى ، سانى ۋە ئايرىلىش دەرىجىسى

FIG. 4. سىزىقلىق قۇتۇپلاشقان نۇر فوتون ئېنېرگىيىسى (?) Ω) ۋە قۇتۇپلىشىش يۆنىلىشى (θ) تايىنىش باسقۇچى دىئاگراممىسى ئۈچۈن Td-WTe2 دىكى فوتوپولوگىيەلىك باسقۇچنىڭ ئۆتۈشى.