லேசர்களால் கட்டுப்படுத்தப்படும் வெய்ல் குவாசிபார்ட்டிக்கிள்களின் அதிவேக இயக்கம் குறித்த ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது.

வெய்ல் குவாசிபார்ட்டிக்கிள்களின் அதிவேக இயக்கத்தைப் பற்றிய ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது.லேசர்கள்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இடவியல் குவாண்டம் நிலைகள் மற்றும் இடவியல் குவாண்டம் பொருட்கள் மீதான கோட்பாட்டு மற்றும் சோதனை ஆராய்ச்சி, திண்மப் பொருள் இயற்பியல் துறையில் ஒரு முக்கிய தலைப்பாக உருவெடுத்துள்ளது. பொருள் வகைப்பாட்டின் ஒரு புதிய கருத்தாக, இடவியல் ஒழுங்கு என்பது, சமச்சீரைப் போலவே, திண்மப் பொருள் இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படைக் கருத்தாகும். இடவியலைப் பற்றிய ஆழமான புரிதல், திண்மப் பொருள் இயற்பியலில் உள்ள அடிப்படைப் பிரச்சினைகளான, எடுத்துக்காட்டாக, அடிப்படை மின்னணு அமைப்பு போன்றவற்றுடன் தொடர்புடையது.குவாண்டம் கட்டங்கள்குவாண்டம் கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் குவாண்டம் கட்டங்களில் உள்ள பல அசையா தனிமங்களின் கிளர்ச்சி. இடவியல் பொருட்களில், எலக்ட்ரான்கள், ஃபோனான்கள் மற்றும் சுழற்சி போன்ற பல சுதந்திர நிலைகளுக்கு இடையேயான பிணைப்பு, பொருளின் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் ஒழுங்குபடுத்துவதிலும் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கிறது. ஒளி கிளர்ச்சியைப் பயன்படுத்தி வெவ்வேறு இடைவினைகளை வேறுபடுத்தி அறியவும், பொருளின் நிலையைக் கையாளவும் முடியும். அதன் மூலம், பொருளின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள், கட்டமைப்பு கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் புதிய குவாண்டம் நிலைகள் பற்றிய தகவல்களைப் பெற முடியும். தற்போது, ​​ஒளிப்புலத்தால் இயக்கப்படும் இடவியல் பொருட்களின் பருநிலை நடத்தைக்கும் அவற்றின் நுண்ணிய அணு அமைப்பு மற்றும் மின்னணுப் பண்புகளுக்கும் இடையேயான தொடர்பு ஒரு ஆராய்ச்சி இலக்காக மாறியுள்ளது.

இடவியல் பொருட்களின் ஒளிமின்னழுத்தப் பிரதிபலிப்பு நடத்தை, அதன் நுண்ணிய மின்னணு அமைப்புடன் நெருங்கிய தொடர்புடையது. இடவியல் அரை-உலோகங்களைப் பொறுத்தவரை, பட்டை வெட்டுப்பகுதிக்கு அருகிலுள்ள கேரியர் கிளர்ச்சியானது, அமைப்பின் அலைச் சார்புப் பண்புகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் மிக்கதாக உள்ளது. இடவியல் அரை-உலோகங்களில் உள்ள நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகளைப் பற்றிய ஆய்வு, அமைப்பின் கிளர்ச்சி நிலைகளின் இயற்பியல் பண்புகளை நாம் நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும். மேலும், இந்த விளைவுகள் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படலாம் என்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.ஒளியியல் சாதனங்கள்மேலும் சூரிய மின்கலங்களின் வடிவமைப்பு, எதிர்காலத்தில் சாத்தியமான நடைமுறைப் பயன்பாடுகளை வழங்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வெய்ல் செமி-மெட்டலில், வட்ட முனைவுற்ற ஒளியின் ஒரு ஃபோட்டானை உறிஞ்சும்போது சுழற்சி மாறும், மேலும் கோண உந்தத்தின் பாதுகாப்பைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக, வெய்ல் கூம்பின் இருபுறங்களிலும் உள்ள எலக்ட்ரான் கிளர்ச்சியானது, வட்ட முனைவுற்ற ஒளி பரவும் திசையில் சமச்சீரற்ற முறையில் விநியோகிக்கப்படும், இது கைரல் தேர்வு விதி (படம் 1) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இடவியல் பொருட்களின் நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகளின் கோட்பாட்டு ஆய்வு, பொதுவாகப் பொருளின் அடித்தள நிலைப் பண்புகளின் கணக்கீடு மற்றும் சமச்சீர் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றை இணைக்கும் முறையைப் பயன்படுத்துகிறது. இருப்பினும், இந்த முறையில் சில குறைபாடுகள் உள்ளன: உந்தவெளி மற்றும் மெய்வெளியில் உள்ள கிளர்வுற்ற கேரியர்களின் நிகழ்நேர இயக்கவியல் தகவல் இதில் இல்லை, மேலும் இது கால-தீர்மான சோதனை கண்டறிதல் முறையுடன் நேரடி ஒப்பீட்டை ஏற்படுத்த முடியாது. எலக்ட்ரான்-ஃபோனான்கள் மற்றும் ஃபோட்டான்-ஃபோனான்களுக்கு இடையிலான இணைப்பைக் கருத்தில் கொள்ள முடியாது. மேலும், சில கட்ட மாற்றங்கள் நிகழ்வதற்கு இது மிகவும் முக்கியமானது. கூடுதலாக, இடையூறு கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட இந்தக் கோட்பாட்டுப் பகுப்பாய்வால், வலுவான ஒளிப் புலத்தின் கீழ் உள்ள இயற்பியல் செயல்முறைகளைக் கையாள முடியாது. முதல் கொள்கைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட கால-சார்ந்த அடர்த்தி செயல்பாட்டு மூலக்கூறு இயக்கவியல் (TDDFT-MD) உருவகப்படுத்துதல் மேற்கண்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க முடியும்.

சமீபத்தில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் இயற்பியல் நிறுவனம்/பெய்ஜிங் தேசிய செறிவூட்டப்பட்ட பருப்பொருள் இயற்பியல் ஆராய்ச்சி மையத்தின் மேற்பரப்பு இயற்பியலுக்கான மாநில முக்கிய ஆய்வகத்தின் SF10 குழுவைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர் மெங் ஷெங், முனைவர் பட்ட மேற்படிப்பு ஆராய்ச்சியாளர் குவான் மெங்ஷு மற்றும் முனைவர் பட்ட மாணவர் வாங் என் ஆகியோரின் வழிகாட்டுதலின் கீழ், பெய்ஜிங் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் பேராசிரியர் சன் ஜியாடாவோவுடன் இணைந்து, அவர்கள் சுயமாக உருவாக்கிய கிளர்வுற்ற நிலை இயக்கவியல் உருவகப்படுத்துதல் மென்பொருளான TDAP-ஐப் பயன்படுத்தி, இரண்டாம் வகை வெய்ல் அரை-உலோகமான WTe2-இல் அதிவேக லேசருக்கு குவாஸ்டிபார்ட்டிக்கிள் கிளர்வின் பதில் பண்புகள் ஆராயப்பட்டன.

வெய்ல் புள்ளிக்கு அருகில் கேரியர்களின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கிளர்ச்சியானது, கைரல் கிளர்ச்சிக்கான வழக்கமான சுழற்சித் தேர்வு விதியிலிருந்து வேறுபட்ட அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர் மற்றும் நிலைமாற்றத் தேர்வு விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்றும், நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி மற்றும் ஃபோட்டான் ஆற்றலின் துருவப்படுத்தல் திசையை மாற்றுவதன் மூலம் அதன் கிளர்ச்சிப் பாதையைக் கட்டுப்படுத்த முடியும் என்றும் காட்டப்பட்டுள்ளது (படம் 2).

கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற கிளர்ச்சியானது, உண்மையான வெளியில் வெவ்வேறு திசைகளில் ஒளிமின்னோட்டங்களைத் தூண்டுகிறது, இது அமைப்பின் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான நழுவலின் திசையையும் சமச்சீரையும் பாதிக்கிறது. வெய்ல் புள்ளிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் உந்த வெளியில் உள்ள பிரிவின் அளவு போன்ற WTe2-இன் இடவியல் பண்புகள், அமைப்பின் சமச்சீரைப் பெரிதும் சார்ந்திருப்பதால் (படம் 3), கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற கிளர்ச்சியானது, உந்த வெளியில் வெய்ல் குவாஸ்டிபார்ட்டிக்கிள்களின் வெவ்வேறு நடத்தையையும், அமைப்பின் இடவியல் பண்புகளில் அதற்கேற்ற மாற்றங்களையும் ஏற்படுத்தும். இவ்வாறு, இந்த ஆய்வு ஒளி இடவியல் கட்ட மாற்றங்களுக்கான ஒரு தெளிவான கட்ட வரைபடத்தை வழங்குகிறது (படம் 4).

வெய்ல் புள்ளிக்கு அருகிலுள்ள கேரியர் கிளர்ச்சியின் கைரல் தன்மைக்குக் கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும் என்பதையும், அலைச் சார்பின் அணு சுற்றுப்பாதை பண்புகள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட வேண்டும் என்பதையும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இவ்விரண்டின் விளைவுகளும் ஒத்திருந்தாலும், அவற்றின் இயங்குமுறை வெளிப்படையாக வேறுபடுகிறது, இது வெய்ல் புள்ளிகளின் தனித்தன்மையை விளக்குவதற்கு ஒரு கோட்பாட்டு அடிப்படையை வழங்குகிறது. மேலும், இந்த ஆய்வில் கையாளப்பட்ட கணக்கீட்டு முறையானது, அணு மற்றும் மின்னணு மட்டங்களில் உள்ள சிக்கலான இடைவினைகளையும் இயக்கவியல் நடத்தைகளையும் அதிவேக நேர அளவில் ஆழமாகப் புரிந்துகொள்ளவும், அவற்றின் நுண்பௌதிக இயங்குமுறைகளை வெளிப்படுத்தவும் உதவுகிறது. அத்துடன், இடவியல் பொருட்களில் உள்ள நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகள் குறித்த எதிர்கால ஆராய்ச்சிக்கான ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாக இது இருக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இந்த முடிவுகள் 'நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ்' இதழில் வெளியாகியுள்ளன. இந்த ஆராய்ச்சிப் பணிக்கு, தேசிய முக்கிய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டுத் திட்டம், தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளை மற்றும் சீன அறிவியல் கழகத்தின் உத்திசார் முன்னோடித் திட்டம் (பிரிவு B) ஆகியவை ஆதரவளிக்கின்றன.

படம் 1.a. வட்டவடிவமாக முனைவாக்கப்பட்ட ஒளியின் கீழ், நேர்மறை கைரல் தன்மை குறியீட்டைக் (χ=+1) கொண்ட வெய்ல் புள்ளிகளுக்கான கைரல் தன்மை தேர்வு விதி; b. ஆன்-லைன் முனைவாக்கப்பட்ட ஒளியில் χ=+1 என்ற வெய்ல் புள்ளியில் அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர் காரணமாக ஏற்படும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கிளர்ச்சி.

படம் 2. a, Td-WTe2-இன் அணு அமைப்பு வரைபடம்; b. ஃபெர்மி மேற்பரப்பிற்கு அருகிலுள்ள பட்டை அமைப்பு; (c) பிரில்லோயின் பகுதியில் உயர் சமச்சீர் கோடுகளில் பரவியுள்ள அணு ஆர்பிட்டால்களின் பட்டை அமைப்பு மற்றும் சார்பு பங்களிப்புகள், அம்புக்குறிகள் (1) மற்றும் (2) முறையே வெய்ல் புள்ளிகளுக்கு அருகில் அல்லது தொலைவில் உள்ள கிளர்ச்சியைக் குறிக்கின்றன; d. காமா-X திசையில் பட்டை அமைப்பின் பெருக்கம்.

படம் 3.ab: படிகத்தின் A-அச்சு மற்றும் B-அச்சு வழியே நேரியல் முனைவாக்கப்பட்ட ஒளியின் முனைவாக்கத் திசையின் சார்பு அடுக்குகளுக்கு இடையேயான இயக்கம் மற்றும் அதற்கேற்ற இயக்க முறை விளக்கப்பட்டுள்ளது; C. கோட்பாட்டு உருவகப்படுத்துதலுக்கும் சோதனைவழி உற்றுநோக்கலுக்கும் இடையேயான ஒப்பீடு; de: அமைப்பின் சமச்சீர் பரிணாமம் மற்றும் kz=0 தளத்தில் உள்ள மிக அருகாமையில் உள்ள இரண்டு வெய்ல் புள்ளிகளின் நிலை, எண்ணிக்கை மற்றும் பிரிவின் அளவு.

படம் 4. நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி ஃபோட்டான் ஆற்றல் (θ) மற்றும் துருவப்படுத்தல் திசை (θ) ஆகியவற்றைச் சார்ந்த கட்ட வரைபடத்திற்கான Td-WTe2-இல் ஒளி இடவியல் கட்ட நிலை மாற்றம்.