લેસરો દ્વારા નિયંત્રિત વીલ ક્વોસીપાર્ટિકલ્સના અલ્ટ્રાફાસ્ટ ગતિના અભ્યાસમાં પ્રગતિ કરવામાં આવી છે

દ્વારા નિયંત્રિત વેઇલ ક્વોસીપાર્ટિકલ્સના અલ્ટ્રાફાસ્ટ ગતિના અધ્યયનમાં પ્રગતિ થઈ છેક lંગરો

તાજેતરનાં વર્ષોમાં, ટોપોલોજીકલ ક્વોન્ટમ સ્ટેટ્સ અને ટોપોલોજીકલ ક્વોન્ટમ મટિરિયલ્સ પર સૈદ્ધાંતિક અને પ્રાયોગિક સંશોધન કન્ડેન્સ્ડ મેટર ફિઝિક્સના ક્ષેત્રમાં એક ગરમ વિષય બની ગયું છે. મેટર વર્ગીકરણની નવી વિભાવના તરીકે, સપ્રમાણતા જેવા ટોપોલોજીકલ ઓર્ડર, કન્ડેન્સ્ડ મેટર ફિઝિક્સમાં મૂળભૂત ખ્યાલ છે. ટોપોલોજીની deep ંડી સમજણ કન્ડેન્સ્ડ મેટર ફિઝિક્સની મૂળ સમસ્યાઓથી સંબંધિત છે, જેમ કે મૂળભૂત ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાજથ્થાબંધ તબક્કાઓ, ક્વોન્ટમ તબક્કાના સંક્રમણો અને ક્વોન્ટમ તબક્કાઓમાં ઘણા સ્થિર તત્વોની ઉત્તેજના. ટોપોલોજીકલ સામગ્રીમાં, સ્વતંત્રતાના ઘણા ડિગ્રી, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોન, ફોનોન્સ અને સ્પિન વચ્ચેના જોડાણ, ભૌતિક ગુણધર્મોને સમજવામાં અને નિયમન કરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. પ્રકાશ ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ વિવિધ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચે તફાવત કરવા અને પદાર્થની સ્થિતિને ચાલાકી કરવા માટે કરી શકાય છે, અને સામગ્રીની મૂળભૂત ભૌતિક ગુણધર્મો, માળખાકીય તબક્કા સંક્રમણો અને નવા ક્વોન્ટમ સ્ટેટ્સ વિશેની માહિતી મેળવી શકાય છે. હાલમાં, પ્રકાશ ક્ષેત્ર દ્વારા સંચાલિત ટોપોલોજીકલ સામગ્રીના મેક્રોસ્કોપિક વર્તન અને તેમના માઇક્રોસ્કોપિક અણુ માળખા અને ઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ એક સંશોધન લક્ષ્ય બની ગયો છે.

ટોપોલોજીકલ સામગ્રીની ફોટોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિભાવ વર્તન તેના માઇક્રોસ્કોપિક ઇલેક્ટ્રોનિક બંધારણથી નજીકથી સંબંધિત છે. ટોપોલોજીકલ સેમી-મેટલ્સ માટે, બેન્ડ આંતરછેદની નજીક વાહક ઉત્તેજના સિસ્ટમની તરંગ કાર્ય લાક્ષણિકતાઓ માટે ખૂબ સંવેદનશીલ છે. ટોપોલોજીકલ સેમી-મેટલ્સમાં નોનલાઇનર opt પ્ટિકલ ઘટનાઓનો અભ્યાસ અમને સિસ્ટમના ઉત્સાહિત રાજ્યોના ભૌતિક ગુણધર્મોને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ કરી શકે છે, અને એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે આ અસરોના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ કરી શકાય છેdevપિક ઉપકરણોઅને સૌર કોષોની રચના, ભવિષ્યમાં સંભવિત વ્યવહારિક એપ્લિકેશનો પ્રદાન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વેઇલ અર્ધ-ધાતુમાં, ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો ફોટો શોષી લેવાથી સ્પિન ફ્લિપ થાય છે, અને કોણીય ગતિના સંરક્ષણને પહોંચી વળવા માટે, વેઇલ શંકુની બંને બાજુઓ પર ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજના અસમપ્રમાણતાવાળા ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ પ્રસારની દિશામાં અસમપ્રમાણતાપૂર્વક વિતરિત કરવામાં આવશે (આકૃતિ 1).

ટોપોલોજીકલ સામગ્રીના નોનલાઇનર opt પ્ટિકલ ઘટનાઓનો સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસ સામાન્ય રીતે ભૌતિક ભૂમિ રાજ્ય ગુણધર્મો અને સપ્રમાણતા વિશ્લેષણની ગણતરીને જોડવાની પદ્ધતિને અપનાવે છે. જો કે, આ પદ્ધતિમાં કેટલીક ખામીઓ છે: તેમાં વેગની જગ્યા અને વાસ્તવિક જગ્યામાં ઉત્સાહિત વાહકોની રીઅલ-ટાઇમ ગતિશીલ માહિતીનો અભાવ છે, અને તે સમય-ઉકેલાયેલી પ્રાયોગિક તપાસ પદ્ધતિ સાથે સીધી સરખામણી સ્થાપિત કરી શકતી નથી. ઇલેક્ટ્રોન-ફોનોન્સ અને ફોટોન-ફોનોન વચ્ચેના જોડાણને ધ્યાનમાં લઈ શકાતા નથી. અને કેટલાક તબક્કાના સંક્રમણો થાય તે માટે આ નિર્ણાયક છે. આ ઉપરાંત, પર્ટ્યુટ્યુલેશન થિયરી પર આધારિત આ સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ મજબૂત પ્રકાશ ક્ષેત્ર હેઠળની ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ સાથે વ્યવહાર કરી શકતું નથી. પ્રથમ સિદ્ધાંતો પર આધારિત સમય-આધારિત ઘનતા કાર્યાત્મક પરમાણુ ગતિશીલતા (ટીડીડીએફટી-એમડી) સિમ્યુલેશન ઉપરોક્ત સમસ્યાઓ હલ કરી શકે છે.

તાજેતરમાં, સંશોધનકર્તા મેંગ શેંગ, પોસ્ટડોક્ટોરલ સંશોધનકાર ગુઆન મેંગક્સ્યુ અને ડોક્ટરલ સ્ટુડન્ટ વાંગ એનના એસએફ 10 ગ્રુપના સ્ટેટ કી લેબોરેટરી ઓફ સરફેસ ફિઝિક્સ ઓફ ફિઝિક્સ ઓફ ફિઝિક્સ ઓફ ચાઇનીઝ એકેડેમી Sci ફ સાયન્સિસ/બેઇજિંગ નેશનલ રિસર્ચ સેન્ટર ફોર કેન્દ્રેટેડ મેટર ફિઝિક્સ, તેઓ એકાગ્રતા સન જીટિઓના સિઝન્યુલેશન સન, સિમ્યુએટીઓ સિઝનના સિઝન્યુલેશનના સહયોગથી, બેઇજિંગ સન, સિમ્યુલેશન સન, સિન્યુ, સિન્યુએવના સિઝન્યુલેશનના સિમ્યુલેશન, Tdap. અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર માટે ક ast સ્ટિપાર્ટિકલ ઉત્તેજનાની પ્રતિક્રિયા લાક્ષણિકતાઓ બીજા પ્રકારનાં વીલ સેમી-મેટલ ડબલ્યુટીઇ 2 ની તપાસ કરવામાં આવે છે.

તે બતાવવામાં આવ્યું છે કે વેઇલ પોઇન્ટની નજીકના વાહકોની પસંદગીયુક્ત ઉત્તેજના અણુ ભ્રમણકક્ષા સપ્રમાણતા અને સંક્રમણ પસંદગીના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે ચિરલ ઉત્તેજના માટેના સામાન્ય સ્પિન પસંદગીના નિયમથી અલગ છે, અને તેના ઉત્તેજના પાથને રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ અને ફોટોન energy ર્જા (ફિગ. 2) ની ધ્રુવીકરણ દિશા બદલીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.

કેરિયર્સનું અસમપ્રમાણ ઉત્તેજના વાસ્તવિક જગ્યામાં વિવિધ દિશાઓમાં ફોટોકરેન્ટ્સને પ્રેરિત કરે છે, જે સિસ્ટમની ઇન્ટરલેયર સ્લિપની દિશા અને સપ્રમાણતાને અસર કરે છે. ડબ્લ્યુટીઇ 2 ની ટોપોલોજિકલ ગુણધર્મો, જેમ કે વેઇલ પોઇન્ટની સંખ્યા અને વેગની જગ્યામાં અલગ થવાની ડિગ્રી, સિસ્ટમની સપ્રમાણતા (આકૃતિ 3) પર ખૂબ નિર્ભર છે, તેથી કેરિયર્સનું અસમપ્રમાણ ઉત્તેજના મોમેન્ટમ સ્પેસમાં વેઇલ ક્વેસ્ટીપાર્ટિકલ્સના જુદા જુદા વર્તન અને સિસ્ટમના ટોપલોજિકલ પ્રોપર્સમાં અનુરૂપ ફેરફારો લાવશે. આમ, અભ્યાસ ફોટોટોપોલોજિકલ તબક્કાના સંક્રમણો (આકૃતિ 4) માટે સ્પષ્ટ તબક્કો આકૃતિ પ્રદાન કરે છે.

પરિણામો દર્શાવે છે કે વેઇલ પોઇન્ટ નજીક વાહક ઉત્તેજનાની ચિરાલતા પર ધ્યાન આપવું જોઈએ, અને તરંગ કાર્યની અણુ ભ્રમણકક્ષા ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરવું જોઈએ. બંનેની અસરો સમાન છે પરંતુ મિકેનિઝમ સ્પષ્ટ રીતે અલગ છે, જે વેઇલ પોઇન્ટની એકલતાને સમજાવવા માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર પ્રદાન કરે છે. આ ઉપરાંત, આ અધ્યયનમાં અપનાવવામાં આવેલી ગણતરીની પદ્ધતિ, સુપર-ફાસ્ટ ટાઇમ સ્કેલમાં અણુ અને ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરે જટિલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને ગતિશીલ વર્તણૂકોને deeply ંડે સમજી શકે છે, તેમના માઇક્રોફિઝિકલ મિકેનિઝમ્સને જાહેર કરે છે, અને ટોપોલોજીકલ સામગ્રીમાં નોનલાઇનર opt પ્ટિકલ ઘટના પર ભાવિ સંશોધન માટે એક શક્તિશાળી સાધન હોવાની અપેક્ષા છે.

પરિણામો નેચર કમ્યુનિકેશન્સ જર્નલમાં છે. સંશોધન કાર્યને રાષ્ટ્રીય કી સંશોધન અને વિકાસ યોજના, નેશનલ નેચરલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન અને ચાઇનીઝ એકેડેમી Sci ફ સાયન્સિસના સ્ટ્રેટેજિક પાઇલટ પ્રોજેક્ટ (કેટેગરી બી) દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું છે.

ફિગ .1.એ. ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ હેઠળ હકારાત્મક ચિરાલિટી સાઇન (χ =+1) સાથેના વેઇલ પોઇન્ટ્સ માટે ચિરાલિટી પસંદગીનો નિયમ; બી ના વેઇલ પોઇન્ટ પર અણુ ભ્રમણકક્ષા સપ્રમાણતાને કારણે પસંદગીયુક્ત ઉત્તેજના. χ =+1 ઓન લાઇન ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં

ફિગ. 2. એ, ટીડી-ડબ્લ્યુટીઇ 2 નો અણુ માળખું આકૃતિ; બી. ફર્મી સપાટીની નજીક બેન્ડ સ્ટ્રક્ચર; (સી) બેન્ડ સ્ટ્રક્ચર અને બ્રિલૌઈન ક્ષેત્રમાં ઉચ્ચ સપ્રમાણ રેખાઓ સાથે વિતરિત અણુ ભ્રમણકક્ષાના સંબંધિત યોગદાન, તીર (1) અને (2) અનુક્રમે વેઇલ પોઇન્ટથી અથવા દૂર ઉત્તેજનાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે; ડી. ગામા-એક્સ દિશા સાથે બેન્ડ સ્ટ્રક્ચરનું વિસ્તરણ

ફિગ .3. એબી: ક્રિસ્ટલના એ-અક્ષ અને બી-અક્ષ સાથે રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ દિશાની સંબંધિત ઇન્ટરલેયર ચળવળ, અને અનુરૂપ ચળવળ મોડ સચિત્ર છે; સી. સૈદ્ધાંતિક સિમ્યુલેશન અને પ્રાયોગિક નિરીક્ષણ વચ્ચેની તુલના; ડી: સિસ્ટમનું સપ્રમાણતા ઉત્ક્રાંતિ અને કેઝેડ = 0 પ્લેનમાં બે નજીકના વીલ પોઇન્ટ્સને અલગ કરવાની સ્થિતિ, સંખ્યા અને ડિગ્રી

ફિગ. .