லேசர்களால் கட்டுப்படுத்தப்படும் வெயில் குவாசிப்டிகிள்களின் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் மோஷன் பற்றிய ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெயில் குவாசிபார்டிகிள்களின் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் மோஷன் பற்றிய ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளதுலேசர்கள்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இடவியல் குவாண்டம் நிலைகள் மற்றும் இடவியல் குவாண்டம் பொருட்கள் குறித்த தத்துவார்த்த மற்றும் சோதனை ஆராய்ச்சி அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியல் துறையில் ஒரு பரபரப்பான தலைப்பாக மாறியுள்ளது. மேட்டர் வகைப்பாட்டின் ஒரு புதிய கருத்தாக, சமச்சீர் போன்ற இடவியல் ஒழுங்கு என்பது அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படைக் கருத்தாகும். இடவியல் பற்றிய ஆழமான புரிதல் அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் உள்ள அடிப்படை சிக்கல்களுடன் தொடர்புடையது, அதாவது அடிப்படை மின்னணு அமைப்பு போன்றவைகுவாண்டம் கட்டங்கள், குவாண்டம் கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் குவாண்டம் கட்டங்களில் பல அசைவற்ற கூறுகளின் உற்சாகம். இடவியல் பொருட்களில், எலக்ட்ரான்கள், ஃபோனான்கள் மற்றும் ஸ்பின் போன்ற பல டிகிரி சுதந்திரத்திற்கு இடையிலான இணைப்பு பொருள் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் ஒழுங்குபடுத்துவதிலும் ஒரு தீர்க்கமான பங்கைக் கொண்டுள்ளது. வெவ்வேறு தொடர்புகளை வேறுபடுத்துவதற்கும் பொருளின் நிலையை கையாளுவதற்கும் ஒளி உற்சாகம் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் பொருளின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள், கட்டமைப்பு கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் புதிய குவாண்டம் நிலைகள் பற்றிய தகவல்களைப் பெறலாம். தற்போது, ​​ஒளி புலத்தால் இயக்கப்படும் இடவியல் பொருட்களின் மேக்ரோஸ்கோபிக் நடத்தைக்கும் அவற்றின் நுண்ணிய அணு அமைப்பு மற்றும் மின்னணு பண்புகளுக்கும் இடையிலான உறவு ஒரு ஆராய்ச்சி இலக்காக மாறியுள்ளது.

இடவியல் பொருட்களின் ஒளிமின்னழுத்த மறுமொழி நடத்தை அதன் நுண்ணிய மின்னணு கட்டமைப்போடு நெருக்கமாக தொடர்புடையது. இடவியல் அரை-உலோகங்களுக்கு, இசைக்குழு குறுக்குவெட்டுக்கு அருகிலுள்ள கேரியர் உற்சாகம் அமைப்பின் அலை செயல்பாட்டு பண்புகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது. இடவியல் அரை-உலோகங்களில் நேரியல் அல்லாத ஆப்டிகல் நிகழ்வுகளின் ஆய்வு, அமைப்பின் உற்சாகமான நிலைகளின் இயற்பியல் பண்புகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும், மேலும் இந்த விளைவுகள் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படலாம் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறதுஆப்டிகல் சாதனங்கள்மற்றும் சூரிய மின்கலங்களின் வடிவமைப்பு, எதிர்காலத்தில் சாத்தியமான நடைமுறை பயன்பாடுகளை வழங்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வெயில் அரை-உலோகத்தில், வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் ஒரு ஃபோட்டானை உறிஞ்சுவது சுழல் புரட்டப்படும், மேலும் கோண வேகத்தின் பாதுகாப்பை பூர்த்தி செய்வதற்காக, வெயில் கூம்பின் இருபுறமும் எலக்ட்ரான் உற்சாகம் சுற்றறிக்கை துருவமுனைக்கப்பட்ட ஒளி பிரச்சாரத்தின் திசையில் சமச்சீரற்ற முறையில் விநியோகிக்கப்படும், இது சீர் தேர்வு விதி (படம் 1) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இடவியல் பொருட்களின் நேரியல் அல்லாத ஆப்டிகல் நிகழ்வுகளின் தத்துவார்த்த ஆய்வு பொதுவாக பொருள் தரை நிலை பண்புகள் மற்றும் சமச்சீர் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றின் கணக்கீட்டை இணைக்கும் முறையை ஏற்றுக்கொள்கிறது. இருப்பினும், இந்த முறைக்கு சில குறைபாடுகள் உள்ளன: இது வேகமான இடம் மற்றும் உண்மையான இடத்தில் உற்சாகமான கேரியர்களின் நிகழ்நேர மாறும் தகவல்கள் இல்லை, மேலும் இது நேர-தீர்க்கப்பட்ட சோதனை கண்டறிதல் முறையுடன் நேரடி ஒப்பீட்டை நிறுவ முடியாது. எலக்ட்ரான்-ஃபோனன்கள் மற்றும் ஃபோட்டான்-ஃபோனான்களுக்கு இடையிலான இணைப்பைக் கருத்தில் கொள்ள முடியாது. சில கட்ட மாற்றங்கள் ஏற்பட இது முக்கியமானது. கூடுதலாக, குழப்பக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட இந்த தத்துவார்த்த பகுப்பாய்வு வலுவான ஒளி புலத்தின் கீழ் இயற்பியல் செயல்முறைகளை சமாளிக்க முடியாது. முதல் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் நேரத்தை சார்ந்த அடர்த்தி செயல்பாட்டு மூலக்கூறு இயக்கவியல் (TDDFT-MD) உருவகப்படுத்துதல் மேற்கண்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க முடியும்.

Recently, under the guidance of researcher Meng Sheng, postdoctoral researcher Guan Mengxue and doctoral student Wang En of the SF10 Group of the State Key Laboratory of Surface Physics of the Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences/Beijing National Research Center for Concentrated Matter Physics, in collaboration with Professor Sun Jiatao of the Beijing Institute of Technology, they used the self-developed excited state dynamics simulation மென்பொருள் TDAP. இரண்டாவது வகையான வெயில் அரை-உலோக WTE2 இல் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசருக்கு குவாஸ்டிபார்டிகல் உற்சாகத்தின் மறுமொழி பண்புகள் ஆராயப்படுகின்றன.

வெயில் பாயிண்டிற்கு அருகிலுள்ள கேரியர்களின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உற்சாகம் அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர் மற்றும் மாற்றம் தேர்வு விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது சிரல் உற்சாகத்திற்கான வழக்கமான சுழல் தேர்வு விதியிலிருந்து வேறுபட்டது, மேலும் அதன் உற்சாக பாதையை நேரியல் துருவமுனைக்கப்பட்ட ஒளி மற்றும் ஃபோட்டான் ஆற்றலின் துருவமுனைப்பு திசையை மாற்றுவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்த முடியும் (படம் 2).

கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற உற்சாகம் உண்மையான இடத்தில் வெவ்வேறு திசைகளில் ஒளிச்சேர்க்கைகளைத் தூண்டுகிறது, இது அமைப்பின் இன்டர்லேயர் சீட்டின் திசையையும் சமச்சீர்வையும் பாதிக்கிறது. WTE2 இன் இடவியல் பண்புகள், அதாவது வெயிலின் புள்ளிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் வேகமான இடத்தில் பிரிக்கும் அளவு போன்றவை, அமைப்பின் சமச்சீர்வைப் பொறுத்தது (படம் 3), கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற உற்சாகம் வேகமான இடத்தில் வெயில் குவாஸ்டிபார்டிகிள்களின் வெவ்வேறு நடத்தைகளையும், அமைப்பின் இடவியல் பண்புகளில் தொடர்புடைய மாற்றங்களையும் கொண்டு வரும். எனவே, ஆய்வு ஒளிச்சேர்க்கை கட்ட மாற்றங்களுக்கு ஒரு தெளிவான கட்ட வரைபடத்தை வழங்குகிறது (படம் 4).

வெயில் பாயிண்டிற்கு அருகிலுள்ள கேரியர் உற்சாகத்தின் சிராலிட்டி கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும் என்பதையும், அலை செயல்பாட்டின் அணு சுற்றுப்பாதை பண்புகள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட வேண்டும் என்பதையும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இரண்டின் விளைவுகள் ஒத்தவை, ஆனால் பொறிமுறையானது வெளிப்படையாக வேறுபட்டது, இது வெயில் புள்ளிகளின் ஒருமைப்பாட்டை விளக்குவதற்கான தத்துவார்த்த அடிப்படையை வழங்குகிறது. கூடுதலாக, இந்த ஆய்வில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட கணக்கீட்டு முறை, அணு மற்றும் மின்னணு மட்டங்களில் உள்ள சிக்கலான தொடர்புகள் மற்றும் மாறும் நடத்தைகளை ஒரு சூப்பர் வேகமான நேர அளவில் ஆழமாக புரிந்து கொள்ள முடியும், அவற்றின் மைக்ரோபிசிகல் வழிமுறைகளை வெளிப்படுத்துகிறது, மேலும் இடவியல் பொருட்களில் நேரியல் அல்லாத ஆப்டிகல் நிகழ்வுகள் குறித்த எதிர்கால ஆராய்ச்சிக்கு ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

முடிவுகள் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் இதழில் உள்ளன. ஆராய்ச்சிப் பணிகளை தேசிய முக்கிய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டுத் திட்டம், தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளை மற்றும் சீன அறிவியல் அகாடமியின் மூலோபாய பைலட் திட்டம் (வகை B) ஆதரிக்கிறது.

Fig.1.A. வட்டமான துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் கீழ் நேர்மறை சிராலிட்டி அடையாளத்துடன் (χ =+1) வெயிலுக்கான சிராலிட்டி தேர்வு விதி; B இன் வெயில் புள்ளியில் அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர் காரணமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உற்சாகம். ஆன்-லைன் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியில் χ =+1

படம். 2. A, TD-WTE2 இன் அணு கட்டமைப்பு வரைபடம்; b. ஃபெர்மி மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள பேண்ட் அமைப்பு; . d. காமா-எக்ஸ் திசையில் பேண்ட் கட்டமைப்பின் பெருக்கம்

Fig.3.ab: படிகத்தின் A- அச்சு மற்றும் B- அச்சுடன் நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி துருவமுனைப்பு திசையின் ஒப்பீட்டு இன்டர்லேயர் இயக்கம், மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய இயக்க முறை விளக்கப்பட்டுள்ளது; சி. தத்துவார்த்த உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சோதனை கண்காணிப்புக்கு இடையிலான ஒப்பீடு; DE: அமைப்பின் சமச்சீர் பரிணாமம் மற்றும் Kz = 0 விமானத்தில் இரண்டு நெருங்கிய வெயில் புள்ளிகளின் நிலை, எண் மற்றும் பிரிப்பின் நிலை, அளவு மற்றும் அளவு

படம். 4. நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி ஃபோட்டான் ஆற்றல் (?) Ω) மற்றும் துருவமுனைப்பு திசை (θ) சார்பு கட்ட வரைபடம் ஆகியவற்றிற்கான TD-WTE2 இல் ஒளிச்சேர்க்கை கட்ட மாற்றம்