វឌ្ឍនភាពត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងការសិក្សាអំពីចលនាលឿនបំផុតនៃភាគល្អិត Weil ដែលគ្រប់គ្រងដោយឡាស៊ែរ
ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តី និងពិសោធន៍លើស្ថានភាពកង់ទិចតូប៉ូឡូស៊ី និងសម្ភារៈកង់ទិចតូប៉ូឡូស៊ី បានក្លាយជាប្រធានបទក្តៅគគុកមួយនៅក្នុងវិស័យរូបវិទ្យារូបធាតុខាប់។ ក្នុងនាមជាគោលគំនិតថ្មីនៃការចាត់ថ្នាក់រូបធាតុ លំដាប់តូប៉ូឡូស៊ី ដូចជាស៊ីមេទ្រីដែរ គឺជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងរូបវិទ្យារូបធាតុខាប់។ ការយល់ដឹងស៊ីជម្រៅអំពីតូប៉ូឡូស៊ី គឺទាក់ទងនឹងបញ្ហាជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងរូបវិទ្យារូបធាតុខាប់ ដូចជារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចជាមូលដ្ឋាននៃដំណាក់កាលកង់ទិច, ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលកង់ទិច និងការរំភើបនៃធាតុជាច្រើនដែលត្រូវបានធ្វើឱ្យអសកម្មនៅក្នុងដំណាក់កាលកង់ទិច។ នៅក្នុងសម្ភារៈតូប៉ូឡូស៊ី ការភ្ជាប់រវាងដឺក្រេសេរីភាពជាច្រើន ដូចជាអេឡិចត្រុង ហ្វូណុង និងស្ពីន ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការយល់ដឹង និងការគ្រប់គ្រងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈ។ ការរំភើបពន្លឺអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបែងចែករវាងអន្តរកម្មផ្សេងៗគ្នា និងរៀបចំស្ថានភាពនៃរូបធាតុ ហើយព័ត៌មានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តជាមូលដ្ឋានរបស់សម្ភារៈ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលរចនាសម្ព័ន្ធ និងស្ថានភាពកង់ទិចថ្មីអាចទទួលបាន។ បច្ចុប្បន្ននេះ ទំនាក់ទំនងរវាងឥរិយាបថម៉ាក្រូស្កុបនៃសម្ភារៈតូប៉ូឡូស៊ីដែលជំរុញដោយវាលពន្លឺ និងរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមមីក្រូទស្សន៍ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូនិចរបស់វាបានក្លាយជាគោលដៅស្រាវជ្រាវ។
ឥរិយាបថឆ្លើយតប photoelectric នៃសម្ភារៈ topological មានទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចមីក្រូទស្សន៍របស់វា។ ចំពោះលោហៈពាក់កណ្តាល topological ការរំភើបនៃនាវាផ្ទុកនៅជិតចំនុចប្រសព្វនៃក្រុមតន្រ្តីគឺមានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះលក្ខណៈមុខងាររលកនៃប្រព័ន្ធ។ ការសិក្សាអំពីបាតុភូតអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរនៅក្នុងលោហៈពាក់កណ្តាល topological អាចជួយយើងឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តនៃស្ថានភាពរំភើបនៃប្រព័ន្ធ ហើយវាត្រូវបានគេរំពឹងថាឥទ្ធិពលទាំងនេះអាចត្រូវបានប្រើក្នុងការផលិតឧបករណ៍អុបទិកនិងការរចនាកោសិកាពន្លឺព្រះអាទិត្យ ដែលផ្តល់នូវការអនុវត្តជាក់ស្តែងដែលមានសក្តានុពលនាពេលអនាគត។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងលោហៈពាក់កណ្តាល Weyl ការស្រូបយកហ្វូតុងនៃពន្លឺប៉ូលារាងជារង្វង់នឹងបណ្តាលឱ្យការបង្វិលត្រឡប់ ហើយដើម្បីបំពេញតាមការអភិរក្សសន្ទុះមុំ ការរំញោចអេឡិចត្រុងនៅសងខាងនៃកោណ Weyl នឹងត្រូវបានចែកចាយមិនស៊ីមេទ្រីតាមទិសដៅនៃការសាយភាយពន្លឺប៉ូលារាងជារង្វង់ ដែលត្រូវបានគេហៅថាច្បាប់ជ្រើសរើស chiral (រូបភាពទី 1)។
ការសិក្សាទ្រឹស្តីនៃបាតុភូតអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរនៃសម្ភារៈតូប៉ូឡូស៊ីជាធម្មតាទទួលយកវិធីសាស្រ្តនៃការរួមបញ្ចូលគ្នានូវការគណនាលក្ខណៈសម្បត្តិស្ថានភាពដីសម្ភារៈ និងការវិភាគស៊ីមេទ្រី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្រ្តនេះមានចំណុចខ្វះខាតមួយចំនួន៖ វាខ្វះព័ត៌មានថាមវន្តពេលវេលាជាក់ស្តែងនៃសារធាតុផ្ទុករំភើបនៅក្នុងលំហសន្ទុះ និងលំហពិត ហើយវាមិនអាចបង្កើតការប្រៀបធៀបដោយផ្ទាល់ជាមួយវិធីសាស្រ្តរកឃើញពិសោធន៍ដែលដោះស្រាយតាមពេលវេលាបានទេ។ ការភ្ជាប់រវាងអេឡិចត្រុង-ហ្វូណុង និងហ្វូណុង-ហ្វូណុងមិនអាចត្រូវបានពិចារណាទេ។ ហើយនេះគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលជាក់លាក់កើតឡើង។ លើសពីនេះ ការវិភាគទ្រឹស្តីនេះដែលផ្អែកលើទ្រឹស្តីការរំខានមិនអាចដោះស្រាយជាមួយដំណើរការរូបវន្តនៅក្រោមវាលពន្លឺខ្លាំងបានទេ។ ការក្លែងធ្វើឌីណាមិកម៉ូលេគុលមុខងារដង់ស៊ីតេអាស្រ័យលើពេលវេលា (TDDFT-MD) ដោយផ្អែកលើគោលការណ៍ទីមួយអាចដោះស្រាយបញ្ហាខាងលើ។
ថ្មីៗនេះ ក្រោមការណែនាំរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវ Meng Sheng អ្នកស្រាវជ្រាវក្រោយបណ្ឌិត Guan Mengxue និងនិស្សិតបណ្ឌិត Wang En មកពីក្រុម SF10 នៃមន្ទីរពិសោធន៍សំខាន់រដ្ឋនៃរូបវិទ្យាផ្ទៃនៃវិទ្យាស្ថានរូបវិទ្យានៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រចិន/មជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវជាតិប៉េកាំងសម្រាប់រូបវិទ្យារូបធាតុប្រមូលផ្តុំ សហការជាមួយសាស្ត្រាចារ្យ Sun Jiatao មកពីវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាប៉េកាំង ពួកគេបានប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើឌីណាមិកស្ថានភាពរំភើបដែលបង្កើតឡើងដោយខ្លួនឯង។ លក្ខណៈឆ្លើយតបនៃការរំញោច quastiparticle ទៅនឹងឡាស៊ែរលឿនបំផុតនៅក្នុង Weyl semi-metal WTe2 ប្រភេទទីពីរត្រូវបានស៊ើបអង្កេត។
វាត្រូវបានបង្ហាញថា ការរំភើបជ្រើសរើសនៃសារធាតុផ្ទុកនៅជិតចំណុច Weyl ត្រូវបានកំណត់ដោយស៊ីមេទ្រីគន្លងអាតូម និងច្បាប់ជ្រើសរើសអន្តរកាល ដែលខុសពីច្បាប់ជ្រើសរើសស្ពីនធម្មតាសម្រាប់ការរំភើប chiral ហើយផ្លូវរំភើបរបស់វាអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅប៉ូឡារីសេនៃពន្លឺប៉ូឡារីសេលីនេអ៊ែរ និងថាមពលហ្វូតុង (រូបភាពទី 2)។
ការរំភើបមិនស៊ីមេទ្រីនៃសារធាតុផ្ទុកបង្កើតចរន្តពន្លឺក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងលំហពិត ដែលប៉ះពាល់ដល់ទិសដៅ និងស៊ីមេទ្រីនៃការរអិលរវាងស្រទាប់នៃប្រព័ន្ធ។ ដោយសារលក្ខណៈសម្បត្តិតូប៉ូឡូស៊ីរបស់ WTe2 ដូចជាចំនួនចំណុច Weyl និងកម្រិតនៃការបំបែកនៅក្នុងលំហសន្ទុះ គឺពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើស៊ីមេទ្រីនៃប្រព័ន្ធ (រូបភាពទី 3) ការរំភើបមិនស៊ីមេទ្រីនៃសារធាតុផ្ទុកនឹងនាំមកនូវឥរិយាបថផ្សេងៗគ្នានៃភាគល្អិត Weyl នៅក្នុងលំហសន្ទុះ និងការផ្លាស់ប្តូរដែលត្រូវគ្នានៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិតូប៉ូឡូស៊ីនៃប្រព័ន្ធ។ ដូច្នេះ ការសិក្សាផ្តល់នូវដ្យាក្រាមដំណាក់កាលច្បាស់លាស់សម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលតូប៉ូឡូស៊ី (រូបភាពទី 4)។
លទ្ធផលបង្ហាញថា ភាពចលករនៃការរំភើបនៃនាវាផ្ទុកនៅជិតចំណុច Weyl គួរតែត្រូវបានយកចិត្តទុកដាក់ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិនៃគន្លងអាតូមនៃអនុគមន៍រលកគួរតែត្រូវបានវិភាគ។ ផលប៉ះពាល់នៃចំណុចទាំងពីរគឺស្រដៀងគ្នា ប៉ុន្តែយន្តការគឺខុសគ្នាយ៉ាងច្បាស់ ដែលផ្តល់នូវមូលដ្ឋានទ្រឹស្តីសម្រាប់ពន្យល់ពីភាពឯកវចនៈនៃចំណុច Weyl។ លើសពីនេះ វិធីសាស្ត្រគណនាដែលបានអនុម័តនៅក្នុងការសិក្សានេះអាចយល់បានយ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពីអន្តរកម្មស្មុគស្មាញ និងឥរិយាបថថាមវន្តនៅកម្រិតអាតូម និងអេឡិចត្រូនិចក្នុងមាត្រដ្ឋានពេលវេលាលឿនបំផុត បង្ហាញពីយន្តការមីក្រូរូបវិទ្យារបស់វា ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយជាឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវនាពេលអនាគតលើបាតុភូតអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរនៅក្នុងសម្ភារៈតូប៉ូឡូស៊ី។
លទ្ធផលទាំងនេះមាននៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិ Nature Communications។ ការងារស្រាវជ្រាវត្រូវបានគាំទ្រដោយផែនការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍សំខាន់ៗជាតិ មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រធម្មជាតិជាតិ និងគម្រោងសាកល្បងយុទ្ធសាស្ត្រ (ប្រភេទខ) នៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រចិន។
រូបភាពទី 1.ក. ច្បាប់ជ្រើសរើស chirality សម្រាប់ចំណុច Weyl ដែលមានសញ្ញា chirality វិជ្ជមាន (χ=+1) ក្រោមពន្លឺប៉ូលរាងជារង្វង់; ការរំភើបជ្រើសរើសដោយសារតែស៊ីមេទ្រីគន្លងអាតូមនៅចំណុច Weyl នៃ b។ χ=+1 នៅក្នុងពន្លឺប៉ូលលើបណ្តាញ
រូបភាពទី 2. ដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមនៃ a, Td-WTe2; ខ. រចនាសម្ព័ន្ធក្រុមនៅជិតផ្ទៃ Fermi; (គ) រចនាសម្ព័ន្ធក្រុម និងការរួមចំណែកទាក់ទងនៃគន្លងអាតូមដែលចែកចាយតាមបណ្តោយបន្ទាត់ស៊ីមេទ្រីខ្ពស់នៅក្នុងតំបន់ Brillouin ព្រួញ (1) និង (2) តំណាងឱ្យការរំភើបនៅជិត ឬឆ្ងាយពីចំណុច Weyl រៀងៗខ្លួន; ឃ. ការពង្រីករចនាសម្ព័ន្ធក្រុមតាមទិសដៅ Gamma-X
រូបភាពទី 3.ab: ចលនាអន្តរស្រទាប់ដែលទាក់ទងគ្នានៃទិសដៅប៉ូឡារីសេពន្លឺដែលមានប៉ូឡារីសេលីនេអ៊ែរតាមបណ្តោយអ័ក្ស A និងអ័ក្ស B នៃគ្រីស្តាល់ និងរបៀបចលនាដែលត្រូវគ្នាត្រូវបានបង្ហាញ; C. ការប្រៀបធៀបរវាងការក្លែងធ្វើទ្រឹស្តី និងការសង្កេតពិសោធន៍; de: ការវិវត្តន៍ស៊ីមេទ្រីនៃប្រព័ន្ធ និងទីតាំង ចំនួន និងកម្រិតនៃគម្លាតនៃចំណុច Weyl ពីរដែលនៅជិតបំផុតនៅក្នុងប្លង់ kz=0
រូបភាពទី៤. ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពន្លឺក្នុង Td-WTe2 សម្រាប់ដ្យាក្រាមដំណាក់កាលដែលពឹងផ្អែកលើថាមពលហ្វូតុងពន្លឺដែលមានប៉ូលលីនេអ៊ែរ (?) ω) និងទិសដៅប៉ូល (θ)
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៥ ខែកញ្ញា ឆ្នាំ ២០២៣