లేజర్‌లచే నియంత్రించబడే వెయిల్ క్వాసిపార్టికల్స్ యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ మోషన్ అధ్యయనంలో పురోగతి సాధించబడింది

వీల్ క్వాసిపార్టికల్స్ యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ మోషన్ అధ్యయనంలో పురోగతి సాధించబడిందిలేజర్స్

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, టోపోలాజికల్ క్వాంటం స్టేట్స్ మరియు టోపోలాజికల్ క్వాంటం మెటీరియల్స్ పై సైద్ధాంతిక మరియు ప్రయోగాత్మక పరిశోధనలు ఘనీకృత పదార్థ భౌతిక రంగంలో చర్చనీయాంశంగా మారాయి. పదార్థ వర్గీకరణ యొక్క కొత్త భావనగా, సమరూపత వంటి టోపోలాజికల్ క్రమం, ఘనీకృత పదార్థ భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రాథమిక భావన. టోపోలాజీపై లోతైన అవగాహన అనేది ఘనీకృత పదార్థ భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రాథమిక సమస్యలకు సంబంధించినది, ప్రాథమిక ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణంక్వాంటం దశలు. టోపోలాజికల్ పదార్థాలలో, ఎలక్ట్రాన్లు, ఫోనాన్లు మరియు స్పిన్ వంటి అనేక డిగ్రీల స్వేచ్ఛ మధ్య కలపడం భౌతిక లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడంలో మరియు నియంత్రించడంలో నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తుంది. వేర్వేరు పరస్పర చర్యల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి మరియు పదార్థం యొక్క స్థితిని మార్చటానికి కాంతి ఉత్సాహాన్ని ఉపయోగించవచ్చు మరియు పదార్థం యొక్క ప్రాథమిక భౌతిక లక్షణాలు, నిర్మాణాత్మక దశ పరివర్తనాలు మరియు కొత్త క్వాంటం రాష్ట్రాల గురించి సమాచారం అప్పుడు పొందవచ్చు. ప్రస్తుతం, కాంతి క్షేత్రం మరియు వాటి మైక్రోస్కోపిక్ అణు నిర్మాణం మరియు ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాల ద్వారా నడిచే టోపోలాజికల్ పదార్థాల స్థూల ప్రవర్తన మధ్య సంబంధం పరిశోధనా లక్ష్యంగా మారింది.

టోపోలాజికల్ పదార్థాల ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రతిస్పందన ప్రవర్తన దాని మైక్రోస్కోపిక్ ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణానికి దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. టోపోలాజికల్ సెమీ-మెటల్స్ కోసం, బ్యాండ్ ఖండన దగ్గర క్యారియర్ ఉత్తేజితం వ్యవస్థ యొక్క వేవ్ ఫంక్షన్ లక్షణాలకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. టోపోలాజికల్ సెమీ-మెటల్స్లో నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ దృగ్విషయం యొక్క అధ్యయనం వ్యవస్థ యొక్క ఉత్తేజిత స్థితుల యొక్క భౌతిక లక్షణాలను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మాకు సహాయపడుతుంది మరియు ఈ ప్రభావాలను తయారీలో ఉపయోగించవచ్చని భావిస్తున్నారుఆప్టికల్ పరికరాలుమరియు సౌర ఘటాల రూపకల్పన, భవిష్యత్తులో సంభావ్య ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను అందిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక వీల్ సెమీ-మెటల్‌లో, వృత్తాకార ధ్రువణ కాంతి యొక్క ఫోటాన్‌ను గ్రహించడం వల్ల స్పిన్ తిప్పడానికి కారణమవుతుంది, మరియు కోణీయ మొమెంటం యొక్క పరిరక్షణను తీర్చడానికి, వీల్ కోన్ యొక్క రెండు వైపులా ఎలక్ట్రాన్ ఉత్తేజితం వృత్తాకార ధ్రువపరచిన కాంతి విస్తరణ యొక్క దిశలో అసమానంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, దీనిని చిరల్ సెక్షల్ రూల్ అని పిలుస్తారు.

టోపోలాజికల్ మెటీరియల్స్ యొక్క నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ దృగ్విషయం యొక్క సైద్ధాంతిక అధ్యయనం సాధారణంగా మెటీరియల్ గ్రౌండ్ స్టేట్ లక్షణాలు మరియు సమరూప విశ్లేషణ యొక్క గణనను కలిపే పద్ధతిని అవలంబిస్తుంది. ఏదేమైనా, ఈ పద్ధతికి కొన్ని లోపాలు ఉన్నాయి: దీనికి మొమెంటం స్పేస్ మరియు రియల్ స్పేస్ లో ఉత్తేజిత క్యారియర్స్ యొక్క నిజ-సమయ డైనమిక్ సమాచారం లేదు మరియు ఇది సమయ-పరిష్కార ప్రయోగాత్మక గుర్తింపు పద్ధతిలో ప్రత్యక్ష పోలికను ఏర్పాటు చేయదు. ఎలక్ట్రాన్-ఫోనన్లు మరియు ఫోటాన్-ఫోనన్ల మధ్య కలపడం పరిగణించబడదు. కొన్ని దశల పరివర్తనాలు సంభవించడానికి ఇది చాలా ముఖ్యమైనది. అదనంగా, కలత సిద్ధాంతం ఆధారంగా ఈ సైద్ధాంతిక విశ్లేషణ బలమైన కాంతి క్షేత్రంలో భౌతిక ప్రక్రియలతో వ్యవహరించదు. మొదటి సూత్రాల ఆధారంగా సమయ-ఆధారిత సాంద్రత ఫంక్షనల్ మాలిక్యులర్ డైనమిక్స్ (TDDFT-MD) అనుకరణ పై సమస్యలను పరిష్కరించగలదు.

ఇటీవల, పరిశోధకుడు మెంగ్ షెంగ్ మార్గదర్శకత్వంలో, పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు గ్వాన్ మెంగ్క్సు మరియు డాక్టోరల్ స్టూడెంట్ వాంగ్ ఎన్, స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ సర్ఫేస్ ఫిజిక్స్ యొక్క SF10 గ్రూప్ ఆఫ్ ది ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ ఆఫ్ చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్/బీజింగ్ నేషనల్ రీసెర్చ్ సెంటర్ ఫర్ ఏకాగ్రత గల మేటర్ జయాటిస్, ప్రొఫెసర్ సన్ జయాటివో యొక్క స్వీయ-డి-డి-డి-డివైస్ డైనమిక్స్ సిమ్యులేషన్ సాఫ్ట్‌వేర్ TDAP. రెండవ రకమైన వీల్ సెమీ-మెటల్ WTE2 లో అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌కు క్వాస్టిపార్టికల్ ఎక్సైటింగ్ యొక్క ప్రతిస్పందన లక్షణాలు పరిశోధించబడతాయి.

వీల్ పాయింట్ దగ్గర ఉన్న క్యారియర్‌ల యొక్క ఎంపిక ఉత్తేజితం అణు కక్ష్య సమరూపత మరియు పరివర్తన ఎంపిక నియమం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఇది చిరల్ ఎక్సైటింగ్ కోసం సాధారణ స్పిన్ ఎంపిక నియమానికి భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు సరళ ధ్రువణ కాంతి మరియు ఫోటోన్ శక్తి యొక్క ధ్రువణ దిశను మార్చడం ద్వారా దాని ఉత్తేజిత మార్గాన్ని నియంత్రించవచ్చు (Fig. 2).

క్యారియర్‌ల యొక్క అసమాన ఉత్సాహం వాస్తవ స్థలంలో వేర్వేరు దిశలలో ఫోటోకరెంట్లను ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది వ్యవస్థ యొక్క ఇంటర్లేయర్ స్లిప్ యొక్క దిశ మరియు సమరూపతను ప్రభావితం చేస్తుంది. WTE2 యొక్క టోపోలాజికల్ లక్షణాలు, వీల్ పాయింట్ల సంఖ్య మరియు మొమెంటం స్థలంలో విభజన డిగ్రీ వంటివి వ్యవస్థ యొక్క సమరూపతపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి (మూర్తి 3), క్యారియర్‌ల యొక్క అసమాన ఉత్తేజిత వేగం స్థలంలో వేల్ క్వాస్టిపార్టికల్స్ యొక్క విభిన్న ప్రవర్తనను మరియు వ్యవస్థ యొక్క స్థలాకృతి లక్షణాలలో సంబంధిత మార్పులను తెస్తుంది. అందువల్ల, ఈ అధ్యయనం ఫోటోటోపోలాజికల్ దశ పరివర్తనాల కోసం స్పష్టమైన దశ రేఖాచిత్రాన్ని అందిస్తుంది (మూర్తి 4).

ఫలితాలు వీల్ పాయింట్ సమీపంలో క్యారియర్ ఉత్తేజితం యొక్క చిరాలిటీని శ్రద్ధ వహించాలని మరియు వేవ్ ఫంక్షన్ యొక్క అణు కక్ష్య లక్షణాలను విశ్లేషించాలని ఫలితాలు చూపుతాయి. ఈ రెండింటి ప్రభావాలు సమానంగా ఉంటాయి కాని యంత్రాంగం స్పష్టంగా భిన్నంగా ఉంటుంది, ఇది వేల్ పాయింట్ల యొక్క ఏకవచనాన్ని వివరించడానికి సైద్ధాంతిక ఆధారాన్ని అందిస్తుంది. అదనంగా, ఈ అధ్యయనంలో అనుసరించిన గణన పద్ధతి సూపర్-ఫాస్ట్ టైమ్ స్కేల్‌లో అణు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ స్థాయిలలోని సంక్లిష్ట పరస్పర చర్యలు మరియు డైనమిక్ ప్రవర్తనలను లోతుగా అర్థం చేసుకోగలదు, వారి మైక్రోఫిజికల్ మెకానిజమ్‌లను వెల్లడిస్తుంది మరియు స్థలాకృతి పదార్థాలలో నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ దృగ్విషయంపై భవిష్యత్తులో పరిశోధన కోసం శక్తివంతమైన సాధనంగా భావిస్తారు.

ఫలితాలు నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ పత్రికలో ఉన్నాయి. ఈ పరిశోధనా పనికి నేషనల్ కీ రీసెర్చ్ అండ్ డెవలప్‌మెంట్ ప్లాన్, నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ మరియు చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క స్ట్రాటజిక్ పైలట్ ప్రాజెక్ట్ (కేటగిరీ బి) మద్దతు ఇస్తున్నాయి.

Fig.1.a. వృత్తాకార ధ్రువణ కాంతి కింద సానుకూల చిరాలిటీ గుర్తు (χ =+1) తో వీల్ పాయింట్ల కోసం చిరాలిటీ ఎంపిక నియమం; B యొక్క వీల్ పాయింట్ వద్ద అణు కక్ష్య సమరూపత కారణంగా ఎంపిక ఉత్సాహం. ఆన్-లైన్ ధ్రువణ కాంతిలో χ =+1

Fig. 2. A, TD-WTE2 యొక్క అణు నిర్మాణ రేఖాచిత్రం; బి. ఫెర్మి ఉపరితలం దగ్గర బ్యాండ్ నిర్మాణం; . డి. గామా-ఎక్స్ దిశలో బ్యాండ్ నిర్మాణం యొక్క విస్తరణ

Fig.3.ab: క్రిస్టల్ యొక్క A- అక్షం మరియు B- అక్షం వెంట సరళ ధ్రువణ కాంతి ధ్రువణ దిశ యొక్క సాపేక్ష ఇంటర్లేయర్ కదలిక, మరియు సంబంధిత కదలిక మోడ్ వివరించబడింది; C. సైద్ధాంతిక అనుకరణ మరియు ప్రయోగాత్మక పరిశీలన మధ్య పోలిక; DE: వ్యవస్థ యొక్క సమరూప పరిణామం మరియు Kz = 0 విమానంలో రెండు దగ్గరి వీల్ పాయింట్ల యొక్క స్థానం, సంఖ్య మరియు డిగ్రీ యొక్క డిగ్రీ మరియు డిగ్రీ

Fig. 4. సరళ ధ్రువణ కాంతి ఫోటాన్ ఎనర్జీ (?) Ω) మరియు ధ్రువణ దిశ (θ) ఆధారిత దశ రేఖాచిత్రం కోసం TD-WTE2 లో ఫోటోటోపోలాజికల్ దశ పరివర్తన