វឌ្ឍនភាពត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងការសិក្សាអំពីចលនាលឿនជ្រុលនៃភាគល្អិត Weil quasiparticles ដែលគ្រប់គ្រងដោយឡាស៊ែរ
ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តី និងពិសោធន៍លើរដ្ឋ quantum topological និង topological quantum material បានក្លាយជាប្រធានបទក្តៅនៅក្នុងវិស័យរូបវិទ្យា condensed matter ។ជាគោលគំនិតថ្មីនៃការចាត់ថ្នាក់រូបធាតុ លំដាប់ topological ដូចជា ស៊ីមេទ្រី គឺជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងរូបវិទ្យារូបធាតុខាប់។ការយល់ដឹងយ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពី topology គឺទាក់ទងទៅនឹងបញ្ហាជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងរូបវិទ្យា condensed matter ដូចជារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចជាមូលដ្ឋាននៃដំណាក់កាល quantumការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល quantum និងការរំភើបនៃធាតុ immobilized ជាច្រើននៅក្នុងដំណាក់កាល quantum ។នៅក្នុងសមា្ភារៈ topological ការភ្ជាប់គ្នារវាងដឺក្រេនៃសេរីភាពជាច្រើនដូចជា អេឡិចត្រុង ផុនណុន និងវិល ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការយល់ដឹង និងនិយ័តកម្មលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈ។ការរំជើបរំជួលដោយពន្លឺអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបែងចែករវាងអន្តរកម្មផ្សេងៗគ្នា និងរៀបចំស្ថានភាពនៃរូបធាតុ ហើយព័ត៌មានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តមូលដ្ឋានរបស់សម្ភារៈ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលរចនាសម្ព័ន្ធ និងស្ថានភាពកង់ទិចថ្មីអាចទទួលបាន។នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ទំនាក់ទំនងរវាងឥរិយាបទម៉ាក្រូស្កុបនៃវត្ថុធាតុ topological ដែលជំរុញដោយវាលពន្លឺ និងរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមិចមីក្រូទស្សន៍ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូនិចរបស់ពួកគេបានក្លាយជាគោលដៅស្រាវជ្រាវ។
ឥរិយាបថឆ្លើយតប photoelectric នៃវត្ថុធាតុ topological គឺទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិកមីក្រូទស្សន៍របស់វា។សម្រាប់លោហៈពាក់កណ្តាល topological ការរំភើបនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅជិតចំនុចប្រសព្វនៃក្រុមគឺមានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះលក្ខណៈមុខងាររលកនៃប្រព័ន្ធ។ការសិក្សាអំពីបាតុភូតអុបទិកដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរនៅក្នុងលោហៈពាក់កណ្តាល topological អាចជួយយើងឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តនៃស្ថានភាពរំភើបនៃប្រព័ន្ធ ហើយគេរំពឹងថាឥទ្ធិពលទាំងនេះអាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការផលិតឧបករណ៍អុបទិកនិងការរចនាកោសិកាថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យដោយផ្តល់នូវការអនុវត្តជាក់ស្តែងដ៏មានសក្តានុពលនៅពេលអនាគត។ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងលោហៈពាក់កណ្តាល Weyl ការស្រូបយក photon នៃពន្លឺប៉ូលរាងជារង្វង់នឹងបណ្តាលឱ្យវិលវិល ហើយដើម្បីបំពេញតាមការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំ ការរំភើបនៃអេឡិចត្រុងនៅសងខាងនៃកោណ Weyl នឹងត្រូវបានចែកចាយយ៉ាង asymmetrically តាមបណ្តោយ។ ទិសដៅនៃការសាយភាយពន្លឺរាងជារង្វង់ដែលត្រូវបានគេហៅថាក្បួនជ្រើសរើស chiral (រូបភាពទី 1) ។
ការសិក្សាទ្រឹស្ដីនៃបាតុភូតអុបទិកដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរនៃវត្ថុធាតុ topological ជាធម្មតាទទួលយកវិធីសាស្រ្តនៃការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការគណនានៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃដីសម្ភារៈ និងការវិភាគស៊ីមេទ្រី។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រនេះមានគុណវិបត្តិមួយចំនួន៖ វាខ្វះព័ត៌មានថាមវន្តតាមពេលវេលាជាក់ស្តែងនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនដែលរំភើបក្នុងចន្លោះសន្ទុះ និងលំហពិត ហើយវាមិនអាចបង្កើតការប្រៀបធៀបដោយផ្ទាល់ជាមួយវិធីសាស្ត្រស្វែងរកពិសោធន៍ដែលបានដោះស្រាយពេលវេលានោះទេ។ការភ្ជាប់គ្នារវាងអេឡិចត្រុង-ផុនណុន និង ផុន-ផុនណុន មិនអាចត្រូវបានគេពិចារណាបានទេ។ហើយនេះគឺជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលជាក់លាក់កើតឡើង។លើសពីនេះ ការវិភាគទ្រឹស្តីនេះផ្អែកលើទ្រឹស្ដីរំខាន មិនអាចដោះស្រាយជាមួយនឹងដំណើរការរាងកាយនៅក្រោមវាលពន្លឺខ្លាំងនោះទេ។ការក្លែងធ្វើឌីណាមិកម៉ូលេគុលមុខងារនៃដង់ស៊ីតេអាស្រ័យលើពេលវេលា (TDDFT-MD) ដោយផ្អែកលើគោលការណ៍ដំបូងអាចដោះស្រាយបញ្ហាខាងលើបាន។
ថ្មីៗនេះ ក្រោមការណែនាំរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវ Meng Sheng អ្នកស្រាវជ្រាវក្រោយបណ្ឌិត Guan Mengxue និងនិស្សិតបណ្ឌិត Wang En នៃក្រុម SF10 នៃមន្ទីរពិសោធន៍សំខាន់ៗរដ្ឋនៃរូបវិទ្យាផ្ទៃនៃវិទ្យាស្ថានរូបវិទ្យានៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រចិន/មជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវជាតិទីក្រុងប៉េកាំងសម្រាប់បញ្ហាផ្តោតអារម្មណ៍។ រូបវិទ្យា ដោយសហការជាមួយសាស្រ្តាចារ្យ Sun Jiatao នៃវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាប៉េកាំង ពួកគេបានប្រើកម្មវិធី TDAP ដែលបង្កើតដោយខ្លួនឯងនូវថាមវន្តរដ្ឋរំភើបចិត្ត។លក្ខណៈឆ្លើយតបនៃការរំជើបរំជួលរបស់ quastiparticle ទៅឡាស៊ែរ ultrafast នៅក្នុងប្រភេទទីពីរនៃ Weyl semi-metal WTe2 ត្រូវបានស៊ើបអង្កេត។
វាត្រូវបានបង្ហាញថាការរំភើបជ្រើសរើសនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅជិតចំណុច Weyl ត្រូវបានកំណត់ដោយស៊ីមេទ្រីនៃគន្លងអាតូមិក និងក្បួនជ្រើសរើសការផ្លាស់ប្តូរ ដែលខុសពីច្បាប់ជ្រើសរើសបង្វិលធម្មតាសម្រាប់ការរំភើបចិត្ត ហើយផ្លូវរំភើបរបស់វាអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅប៉ូល នៃពន្លឺប៉ូលលីនេអ៊ែរ និងថាមពល photon (រូបភាព 2) ។
ភាពរំជើបរំជួល asymmetric នៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូននាំឱ្យ photocurrents ក្នុងទិសដៅផ្សេងគ្នានៅក្នុងលំហពិត ដែលប៉ះពាល់ដល់ទិសដៅ និងស៊ីមេទ្រីនៃការរអិល interlayer នៃប្រព័ន្ធ។ចាប់តាំងពីលក្ខណៈសម្បត្តិ topological នៃ WTe2 ដូចជាចំនួននៃចំណុច Weyl និងកម្រិតនៃការបំបែកនៅក្នុងចន្លោះសន្ទុះគឺពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើស៊ីមេទ្រីនៃប្រព័ន្ធ (រូបភាពទី 3) ការរំភើប asymmetric នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននឹងនាំមកនូវអាកប្បកិរិយាផ្សេងគ្នារបស់ Weyl ។ quastiparticles នៅក្នុងចន្លោះសន្ទុះ និងការផ្លាស់ប្តូរដែលត្រូវគ្នានៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិ topological នៃប្រព័ន្ធ។ដូច្នេះការសិក្សាផ្តល់នូវដ្យាក្រាមដំណាក់កាលច្បាស់លាស់សម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល phototopological (រូបភាពទី 4) ។
លទ្ធផលបង្ហាញថា ភាពរំជើបរំជួលនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅជិតចំណុច Weyl គួរតែត្រូវបានយកចិត្តទុកដាក់ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិគន្លងអាតូមិចនៃមុខងាររលកគួរតែត្រូវបានវិភាគ។ឥទ្ធិពលនៃទាំងពីរគឺស្រដៀងគ្នា ប៉ុន្តែយន្តការគឺខុសគ្នាជាក់ស្តែង ដែលផ្តល់នូវមូលដ្ឋានទ្រឹស្តីសម្រាប់ពន្យល់ពីឯកវចនៈនៃចំណុច Weyl ។លើសពីនេះ វិធីសាស្ត្រគណនាដែលបានអនុម័តនៅក្នុងការសិក្សានេះអាចយល់យ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពីអន្តរកម្មស្មុគ្រស្មាញ និងឥរិយាបទថាមវន្តនៅកម្រិតអាតូមិច និងអេឡិកត្រូនិកក្នុងមាត្រដ្ឋានពេលវេលាដ៏លឿន បង្ហាញពីយន្តការមីក្រូរូបវិទ្យារបស់ពួកគេ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថាជាឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវនាពេលអនាគតលើ បាតុភូតអុបទិកដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរនៅក្នុងសម្ភារៈ topological ។
លទ្ធផលគឺនៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិ Nature Communications ។ការងារស្រាវជ្រាវនេះត្រូវបានគាំទ្រដោយផែនការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍សំខាន់ៗជាតិ មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រធម្មជាតិជាតិ និងគម្រោងសាកល្បងយុទ្ធសាស្ត្រ (ប្រភេទ B) នៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រចិន។
FIG.1.a.ច្បាប់ជ្រើសរើស chirality សម្រាប់ពិន្ទុ Weyl ដែលមានសញ្ញា chirality វិជ្ជមាន (χ=+1) នៅក្រោមពន្លឺរាងជារង្វង់។ការរំភើបចិត្តដែលបានជ្រើសរើសដោយសារតែស៊ីមេទ្រីគន្លងអាតូមិកនៅចំណុច Weyl នៃខ។χ=+1 នៅក្នុងពន្លឺប៉ូលលើបណ្តាញ
រូបភព។2. ដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមនៃ a, Td-WTe2;ខ.រចនាសម្ព័ន្ធក្រុមនៅជិតផ្ទៃ Fermi;(គ) រចនាសម្ព័ន្ធក្រុម និងការរួមចំណែកដែលទាក់ទងនៃគន្លងអាតូមិកដែលចែកចាយតាមបន្ទាត់ស៊ីមេទ្រីខ្ពស់នៅក្នុងតំបន់ Brillouin ព្រួញ (1) និង (2) តំណាងឱ្យការរំភើបនៅជិតឬឆ្ងាយពីចំណុច Weyl រៀងគ្នា។ឃ.ការពង្រីករចនាសម្ព័ន្ធក្រុមតាមទិស Gamma-X
FIG.3.ab: ចលនាអន្តរស្រទាប់ដែលទាក់ទងនៃទិសប៉ូលលីនេអ៊ែរនៃពន្លឺរាងប៉ូលតាមអ័ក្ស A និង B-axis នៃគ្រីស្តាល់ ហើយរបៀបចលនាដែលត្រូវគ្នាត្រូវបានបង្ហាញ។គ.ការប្រៀបធៀបរវាងការក្លែងធ្វើទ្រឹស្តី និងការសង្កេតដោយពិសោធន៍;de៖ ការវិវត្តន៍ស៊ីមេទ្រីនៃប្រព័ន្ធ និងទីតាំង ចំនួន និងកម្រិតនៃការបំបែកចំនុច Weyl ដែលនៅជិតបំផុតទាំងពីរនៅក្នុងយន្តហោះ kz=0
រូបភព។4. ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល Phototopological នៅក្នុង Td-WTe2 សម្រាប់ថាមពលពន្លឺប៉ូឡូញលីនេអ៊ែរ (?) ω) និងដ្យាក្រាមដំណាក់កាលពឹងផ្អែក (θ)
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៥ ខែកញ្ញា ឆ្នាំ ២០២៣