Valguse indutseeritud topoloogilised seisundid

valguse-indutseeritud-topoloogilised-seisundid

Topoloogilised materjalid, millel on teatud aatomitaseme sümmeetriad, sealhulgas topoloogilised isolaatorid ja topoloogilised poolmetallid, on paljude kondenseerunud aineteadlaste seas oma keeruliste elektrooniliste omaduste tõttu lummatud. Nüüd on Jaapani teadlased näidanud, et normaalset pooljuhti saab valguskiirguse abil muuta topoloogiliseks poolmetalliks. Lisaks näitasid nad, kuidas ringpolariseeritud laservalgusega valgustamisel võivad ilmneda pöörlemisest sõltuvad reaktsioonid. See töö uurib võimalust luua topoloogilisi poolmetalle ja avaldada valguse juhtimisega uusi füüsikalisi omadusi, mis võib avada topoloogiliste omaduste jaoks rikkaliku füüsikalise piiri.

Enamik tavalisi aineid on kas elektrijuhtmed, nagu metallid, või isolaatorid, nagu plast. Seevastu topoloogilistel isolaatoritel võib olla ebatavaline käitumine, kus elektrivoolud voolavad piki proovi pinda, kuid mitte sisemuses. See iseloomulik käitumine on tugevalt seotud elektroonilisele olekule omaste topoloogiliste omadustega. Lisaks pakub uudne faas, mida nimetatakse topoloogiliseks poolmetalliks, uue mänguväljaku topoloogia rolli uurimiseks kondenseerunud aines. Nende süsteemide aluseks olevad füüsikad on aga veel juurdluse all.

Tsukuba ülikooli teadlased uurisid tsinkarseniidi (Zn3

ergastuste dünaamikat. As2) ringpolarisatsiooniga laseriga kiiritamisel. Tsinkarseniidi peetakse tavaliselt kitsa vahega pooljuhiks, mis tähendab, et elektronid ei saa vabalt iseseisvalt ringi liikuda, vaid neid saab hõlpsasti edasi lükata välise valgusallika energia abil. Õigetes tingimustes võib materjal näidata erilist topoloogilist olekut, mida nimetatakse “Floquet-Weyli poolmetalliks”, mis on valgusega ühendatud topoloogiline poolmetall. Sel juhul saab elektrivoolu kanda kvaasiosakeste kujul, mida nimetatakse Weyli fermioonideks. Kuna need kvaasiosakesed liiguvad nagu nullmassiga ja takistavad hajumist, võivad Weyli fermioonid kergesti läbi materjali liikuda.

“Floquet-Weyli poolmetallidel on käputäis haruldasi omadusi, mida saab kasutada elektroonikaseadmed, sealhulgas suur liikuvus, titaaniline magnettakistus ja spin-polariseeritud voolud, ” ütleb autor professor Ken-ichi Hino. Praeguses töös näitasid teadlased, et kui vasakukäeline ringpolariseeritud pidevlaine laser on häälestatud sagedusega, mis vastab peaaegu materjali energiavahele, moodustavad alla- ja ülespöörlevad elektronid erinevad faasid, Weyl poolmetallist ja kitsa vahe isolaator. Viimane asub teise topoloogilise poolmetalli, mida nimetatakse nodal-line poolmetalliks

“Meie uurimine tsinkarseniidi ergastuste mööduva dünaamika kohta võib süvendada arusaamist nende materjalide aluseks olevast füüsikast, “ütleb vanemautor Runnan Zhang. See alusuuring võib samuti aidata kiirendada mittemagnetiliste materjalide valgusega indutseeritud pinnamagnetiseerimise tehnikate väljatöötamist.

Seda tööd toetas JSPS KAKENHI toetus nr. JP

K03695.

Loo allikas:

Materjalid pakub Tsukuba Ülikool. Märkus: sisu saab muuta stiili ja pikkuse järgi.

Related posts

Leave a Comment