ليزر ذريعي ڪنٽرول ڪيل ويل ڪواسيپارٽيڪلز جي الٽرا فاسٽ حرڪت جي مطالعي ۾ ترقي ٿي آهي.

وائل ڪواسيپارٽيڪلز جي الٽرا فاسٽ حرڪت جي مطالعي ۾ ترقي ڪئي وئي آهي جيڪي ڪنٽرول ڪيا ويا آهنليزر

تازن سالن ۾، ٽوپولاجيڪل ڪوانٽم اسٽيٽس ۽ ٽوپولاجيڪل ڪوانٽم مواد تي نظرياتي ۽ تجرباتي تحقيق ڪنڊينسڊ ميٽر فزڪس جي ميدان ۾ هڪ گرم موضوع بڻجي چڪي آهي. مادي جي درجه بندي جي هڪ نئين تصور جي طور تي، ٽوپولاجيڪل آرڊر، سميٽري وانگر، ڪنڊينسڊ ميٽر فزڪس ۾ هڪ بنيادي تصور آهي. ٽوپولاجيڪل جي هڪ گهري سمجھ ڪنڊينسڊ ميٽر فزڪس ۾ بنيادي مسئلن سان لاڳاپيل آهي، جهڙوڪ بنيادي اليڪٽرانڪ structure.ڪوانٽم فيز، ڪوانٽم مرحلن ۾ ڪيترن ئي متحرڪ عنصرن جي ڪوانٽم مرحلي جي منتقلي ۽ جوش. ٽوپولاجيڪل مواد ۾، آزادي جي ڪيترن ئي درجن جي وچ ۾ ملائڻ، جهڙوڪ اليڪٽران، فونون ۽ اسپن، مادي خاصيتن کي سمجهڻ ۽ منظم ڪرڻ ۾ فيصلو ڪندڙ ڪردار ادا ڪري ٿو. روشني جي جوش کي مختلف رابطي جي وچ ۾ فرق ڪرڻ ۽ مادي جي حالت کي ترتيب ڏيڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، ۽ مواد جي بنيادي جسماني خاصيتن، ساخت جي مرحلي جي منتقلي، ۽ نئين ڪوانٽم رياستن بابت معلومات پوءِ حاصل ڪري سگهجي ٿي. هن وقت، روشني جي ميدان ۽ انهن جي خوردبيني ايٽمي جوڙجڪ ۽ اليڪٽرانڪ خاصيتن جي ذريعي هلائيندڙ ٽوپولاجيڪل مواد جي ميڪرو اسڪوپڪ رويي جي وچ ۾ تعلق هڪ تحقيق جو مقصد بڻجي چڪو آهي.

ٽوپولوجيڪل مواد جو فوٽو اليڪٽرڪ جوابي رويو ان جي خوردبيني اليڪٽرانڪ structure سان ويجهڙائي سان لاڳاپيل آهي. ٽوپولوجيڪل سيمي ميٽلز لاءِ، بينڊ انٽرڪشن جي ويجهو ڪيريئر ايڪسائيٽيشن سسٽم جي لهر جي ڪم جي خاصيتن لاءِ انتهائي حساس آهي. ٽوپولوجيڪل سيمي ميٽلز ۾ غير لڪير آپٽيڪل رجحان جو مطالعو اسان کي سسٽم جي پرجوش حالتن جي جسماني خاصيتن کي بهتر سمجهڻ ۾ مدد ڪري سگهي ٿو، ۽ اميد آهي ته اهي اثر پيداوار ۾ استعمال ڪري سگهجن ٿا.آپٽيڪل ڊوائيسز۽ شمسي سيلز جي ڊيزائن، مستقبل ۾ امڪاني عملي ايپليڪيشنون مهيا ڪندي. مثال طور، هڪ ويل سيمي ميٽل ۾، گول پولرائزڊ روشني جي هڪ فوٽوان کي جذب ڪرڻ سان اسپن پلٽ ٿيندو، ۽ ڪوئلي مومينٽم جي تحفظ کي پورو ڪرڻ لاءِ، ويل ڪون جي ٻنهي پاسن تي اليڪٽران جوش کي گول پولرائزڊ روشني جي پروپيگيشن جي هدايت سان غير متناسب طور تي ورهايو ويندو، جنهن کي چيرل چونڊ قاعدو (شڪل 1) سڏيو ويندو آهي.

ٽوپولاجيڪل مواد جي غير لڪير آپٽيڪل رجحان جو نظرياتي مطالعو عام طور تي مادي زميني حالت جي خاصيتن ۽ سميٽري تجزيي جي حساب سان گڏ ڪرڻ جو طريقو اختيار ڪندو آهي. بهرحال، هن طريقي ۾ ڪجهه خاميون آهن: ان ۾ مومينٽم اسپيس ۽ ريئل اسپيس ۾ پرجوش ڪيريئرز جي حقيقي وقت جي متحرڪ معلومات جي کوٽ آهي، ۽ اهو وقت جي حل ٿيل تجرباتي ڳولا جي طريقي سان سڌو مقابلو قائم نٿو ڪري سگهي. اليڪٽران-فونون ۽ فوٽون-فونون جي وچ ۾ ملائڻ تي غور نه ٿو ڪري سگهجي. ۽ اهو ڪجهه مرحلن جي منتقلي جي ٿيڻ لاءِ اهم آهي. ان کان علاوه، هي نظرياتي تجزيو بي ترتيبي جي نظريي تي ٻڌل مضبوط روشني جي ميدان هيٺ جسماني عملن سان معاملو نٿو ڪري سگهي. پهرين اصولن تي ٻڌل وقت تي منحصر کثافت فنڪشنل ماليڪيولر ڊائنامڪس (TDDFT-MD) سموليشن مٿي ڏنل مسئلن کي حل ڪري سگهي ٿو.

حال ۾، محقق مينگ شينگ، پوسٽ ڊاڪٽريٽ محقق گوان مينگ زو ۽ اسٽيٽ ڪي ليبارٽري آف سرفيس فزڪس آف دي انسٽيٽيوٽ آف فزڪس آف دي چائنيز اڪيڊمي آف سائنسز/بيجنگ نيشنل ريسرچ سينٽر فار ڪنسنٽريٽڊ ميٽر فزڪس جي SF10 گروپ جي ڊاڪٽريٽ شاگرد وانگ اين جي رهنمائي هيٺ، بيجنگ انسٽيٽيوٽ آف ٽيڪنالاجي جي پروفيسر سن جياتاؤ جي تعاون سان، انهن خود ترقي يافته پرجوش رياست ڊائنامڪس سموليشن سافٽ ويئر TDAP استعمال ڪيو. ٻئي قسم جي وائل سيمي ميٽل WTe2 ۾ الٽرا فاسٽ ليزر ڏانهن ڪواسٽي پارٽيڪل ايڪسائيٽيشن جي جوابي خاصيتن جي جاچ ڪئي وئي آهي.

اهو ڏيکاريو ويو آهي ته وائل پوائنٽ جي ويجهو ڪيريئرز جي چونڊيل جوش ايٽمي مدار جي توازن ۽ منتقلي جي چونڊ جي قاعدي ذريعي طئي ڪيو ويندو آهي، جيڪو چيرل جوش لاءِ عام اسپن چونڊ جي قاعدي کان مختلف آهي، ۽ ان جي جوش جي رستي کي لڪير پولرائزڊ روشني ۽ فوٽون توانائي جي پولرائزيشن جي هدايت کي تبديل ڪندي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو (شڪل 2).

ڪيريئرز جي غير متناسب جوش حقيقي خلا ۾ مختلف طرفن ۾ فوٽو ڪرنٽ کي متاثر ڪري ٿو، جيڪو سسٽم جي انٽرليئر سلپ جي هدايت ۽ هم آهنگي کي متاثر ڪري ٿو. جيئن ته WTe2 جون ٽاپولوجيڪل خاصيتون، جهڙوڪ ويل پوائنٽس جو تعداد ۽ مومينٽم اسپيس ۾ علحدگي جو درجو، سسٽم جي هم آهنگي تي تمام گهڻو منحصر آهن (شڪل 3)، ڪيريئرز جي غير متناسب جوش مومينٽم اسپيس ۾ ويل ڪواسٽيپارٽيڪلز جي مختلف رويي ۽ سسٽم جي ٽوپولوجيڪل ملڪيتن ۾ لاڳاپيل تبديليون آڻيندو. اهڙيءَ طرح، مطالعي فوٽوٽوپولوجيڪل مرحلي جي منتقلي لاءِ هڪ واضح مرحلو ڊاگرام مهيا ڪري ٿو (شڪل 4).

نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته وائل پوائنٽ جي ويجهو ڪيريئر ايڪسائيٽيشن جي چيرالٽي تي ڌيان ڏيڻ گهرجي، ۽ موج جي فنڪشن جي ايٽمي مداري خاصيتن جو تجزيو ڪيو وڃي. ٻنهي جا اثر ساڳيا آهن پر ميڪانيزم واضح طور تي مختلف آهي، جيڪو وائل پوائنٽس جي سنگلارٽي کي بيان ڪرڻ لاءِ هڪ نظرياتي بنياد فراهم ڪري ٿو. ان کان علاوه، هن مطالعي ۾ اختيار ڪيل ڪمپيوٽيشنل طريقو ايٽمي ۽ اليڪٽرانڪ سطحن تي پيچيده رابطي ۽ متحرڪ رويي کي هڪ تيز وقت جي پيماني تي سمجهي سگهي ٿو، انهن جي مائڪرو فزيڪل ميڪانيزم کي ظاهر ڪري ٿو، ۽ اميد ڪئي وڃي ٿي ته ٽوپولوجيڪل مواد ۾ غير لڪير آپٽيڪل رجحان تي مستقبل جي تحقيق لاءِ هڪ طاقتور اوزار هوندو.

نتيجا جرنل نيچر ڪميونيڪيشنز ۾ آهن. تحقيقي ڪم کي نيشنل ڪي ريسرچ اينڊ ڊولپمينٽ پلان، نيشنل نيچرل سائنس فائونڊيشن ۽ چيني اڪيڊمي آف سائنسز جي اسٽريٽجڪ پائلٽ پروجيڪٽ (ڪيٽيگري بي) جي حمايت حاصل آهي.

شڪل 1. الف. گول پولرائزڊ روشني هيٺ مثبت چيرالٽي نشاني (χ=+1) سان ويل پوائنٽس لاءِ چيرالٽي چونڊ جو قاعدو؛ آن لائن پولرائزڊ روشني ۾ b. χ=+1 جي ويل پوائنٽ تي ايٽمي مدار جي هم آهنگي جي ڪري چونڊيل جوش.

شڪل 2. a، Td-WTe2 جو ايٽمي ڍانچي جو خاڪو؛ b. فرمي مٿاڇري جي ويجهو بينڊ جي جوڙجڪ؛ (c) برلوئن علائقي ۾ اعليٰ هم آهنگي واري لائينن سان ورهايل ايٽمي مدارن جي بينڊ جي جوڙجڪ ۽ لاڳاپا حصو، تير (1) ۽ (2) ترتيب وار ويل پوائنٽن جي ويجهو يا پري جوش جي نمائندگي ڪن ٿا؛ d. گاما-X هدايت سان بينڊ جي جوڙجڪ جو واڌارو

شڪل 3.ab: ڪرسٽل جي A-محور ۽ B-محور سان گڏ لڪير واري پولرائزڊ روشني جي پولرائزيشن هدايت جي لاڳاپيل انٽرليئر حرڪت، ۽ لاڳاپيل حرڪت واري موڊ کي بيان ڪيو ويو آهي؛ C. نظرياتي تخليق ۽ تجرباتي مشاهدي جي وچ ۾ مقابلو؛ de: سسٽم جي هم آهنگي ارتقا ۽ kz=0 جهاز ۾ ٻن ويجهن ويل پوائنٽن جي پوزيشن، تعداد ۽ علحدگي جي ڊگري.

شڪل 4. لڪير پولرائزڊ لائيٽ فوٽوان توانائي (?) ω) ۽ پولرائزيشن هدايت (θ) تي منحصر فيز ڊاگرام لاءِ Td-WTe2 ۾ فوٽوٽوپولوجيڪل فيز ٽرانسشن