ଦ୍ୱାରା ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ୱେଲ୍ କ୍ୱାସିପାର୍ଟିକାଲ୍ସର ଅଲ୍ଟ୍ରାଫାଷ୍ଟ ଗତିର ଅଧ୍ୟୟନରେ ପ୍ରଗତି ହୋଇଛିଲେଜର୍
ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡ଼ିକରେ, ଘନୀଭୂତ ପଦାର୍ଥ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଉପରେ ତାତ୍ତ୍ୱିକ ଏବଂ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଗବେଷଣା ଏକ ଚର୍ଚ୍ଚାର ବିଷୟ ପାଲଟିଛି। ପଦାର୍ଥ ବର୍ଗୀକରଣର ଏକ ନୂତନ ଧାରଣା ଭାବରେ, ସମତୁଲ୍ୟ ପରି ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ କ୍ରମ ହେଉଛି ଘନୀଭୂତ ପଦାର୍ଥ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନରେ ଏକ ମୌଳିକ ଧାରଣା। ଟୋପୋଲୋଜିର ଏକ ଗଭୀର ବୁଝାମଣା ଘନୀଭୂତ ପଦାର୍ଥ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନର ମୌଳିକ ସମସ୍ୟା ସହିତ ଜଡିତ, ଯେପରିକି ମୌଳିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଗଠନ।କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟ, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ଅନେକ ଅଚଳ ଉପାଦାନର ଉତ୍ତେଜନା। ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ସାମଗ୍ରୀରେ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍, ଫୋନନ୍ ଏବଂ ସ୍ପିନ୍ ଭଳି ଅନେକ ଡିଗ୍ରୀ ସ୍ୱାଧୀନତା ମଧ୍ୟରେ ସଂଯୋଗ, ଭୌତିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ବୁଝିବା ଏବଂ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାରେ ଏକ ନିର୍ଣ୍ଣାୟକ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରେ। ଆଲୋକ ଉତ୍ତେଜନାକୁ ବିଭିନ୍ନ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ମଧ୍ୟରେ ପାର୍ଥକ୍ୟ କରିବା ଏବଂ ପଦାର୍ଥର ଅବସ୍ଥାକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ପଦାର୍ଥର ମୌଳିକ ଭୌତିକ ଗୁଣ, ଗଠନାତ୍ମକ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ ନୂତନ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଅବସ୍ଥା ବିଷୟରେ ସୂଚନା ମିଳିପାରିବ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ର ଦ୍ୱାରା ଚାଳିତ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ସାମଗ୍ରୀର ମାକ୍ରୋସ୍କୋପିକ୍ ଆଚରଣ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ଅଣୁବୀକ୍ଷଣିକ ପରମାଣୁ ଗଠନ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ଏକ ଗବେଷଣା ଲକ୍ଷ୍ୟ ପାଲଟିଛି।
ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଆଚରଣ ଏହାର ଅଣୁବୀକ୍ଷଣିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଗଠନ ସହିତ ଘନିଷ୍ଠ ଭାବରେ ଜଡିତ। ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଅର୍ଦ୍ଧ-ଧାତୁ ପାଇଁ, ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଛକ ନିକଟରେ ବାହକ ଉତ୍ତେଜନା ସିଷ୍ଟମର ତରଙ୍ଗ କାର୍ଯ୍ୟ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ପ୍ରତି ଅତ୍ୟନ୍ତ ସମ୍ବେଦନଶୀଳ। ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଅର୍ଦ୍ଧ-ଧାତୁରେ ଅଣରେଖା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଘଟଣାଗୁଡ଼ିକର ଅଧ୍ୟୟନ ଆମକୁ ସିଷ୍ଟମର ଉତ୍ତେଜିତ ଅବସ୍ଥାର ଭୌତିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଭଲ ଭାବରେ ବୁଝିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିପାରିବ, ଏବଂ ଏହା ଆଶା କରାଯାଏ ଯେ ଏହି ପ୍ରଭାବଗୁଡ଼ିକୁ ଉତ୍ପାଦନରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ।ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକଏବଂ ସୌର କୋଷର ଡିଜାଇନ୍, ଭବିଷ୍ୟତରେ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ବ୍ୟବହାରିକ ପ୍ରୟୋଗ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ଏକ ୱେଲ୍ ଅର୍ଦ୍ଧ-ଧାତୁରେ, ବୃତ୍ତାକାର ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକର ଏକ ଫୋଟନ୍ ଶୋଷଣ କରିବା ଦ୍ୱାରା ଘୂର୍ଣ୍ଣନ ଓଲଟିଯିବ, ଏବଂ କୋଣୀୟ ଗତିର ସଂରକ୍ଷଣ ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ, ୱେଲ୍ କୋନ୍ ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ଉତ୍ତେଜନା ବୃତ୍ତାକାର ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକ ପ୍ରସାରଣର ଦିଗ ସହିତ ଅସମମ ଭାବରେ ବଣ୍ଟନ କରାଯିବ, ଯାହାକୁ କାଇରାଲ୍ ଚୟନ ନିୟମ କୁହାଯାଏ (ଚିତ୍ର 1)।
ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଅଣ-ରେଖୀୟ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଘଟଣାଗୁଡ଼ିକର ତାତ୍ତ୍ୱିକ ଅଧ୍ୟୟନ ସାଧାରଣତଃ ସାମଗ୍ରୀ ଭୂମି ଅବସ୍ଥା ଗୁଣ ଏବଂ ସମତୁଲ୍ୟ ବିଶ୍ଳେଷଣର ଗଣନାକୁ ମିଶ୍ରଣ କରିବାର ପଦ୍ଧତି ଗ୍ରହଣ କରିଥାଏ। ତଥାପି, ଏହି ପଦ୍ଧତିରେ କିଛି ତ୍ରୁଟି ଅଛି: ଏଥିରେ ଗତି ସ୍ଥାନ ଏବଂ ବାସ୍ତବ ସ୍ଥାନରେ ଉତ୍ତେଜିତ ବାହକମାନଙ୍କର ବାସ୍ତବ-ସମୟ ଗତିଶୀଳ ସୂଚନାର ଅଭାବ ଅଛି, ଏବଂ ଏହା ସମୟ-ସମାଧାନିତ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଚିହ୍ନଟ ପଦ୍ଧତି ସହିତ ଏକ ସିଧାସଳଖ ତୁଳନା ସ୍ଥାପନ କରିପାରିବ ନାହିଁ। ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍-ଫୋନନ୍ ଏବଂ ଫୋଟନ୍-ଫୋନନ୍ ମଧ୍ୟରେ ସଂଯୋଗକୁ ବିଚାର କରାଯାଇପାରିବ ନାହିଁ। ଏବଂ କିଛି ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଘଟିବା ପାଇଁ ଏହା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ଏହା ସହିତ, ବିଭ୍ରାନ୍ତ ତତ୍ତ୍ୱ ଉପରେ ଆଧାରିତ ଏହି ତାତ୍ତ୍ୱିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ର ଅଧୀନରେ ଭୌତିକ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସହିତ ମୁକାବିଲା କରିପାରିବ ନାହିଁ। ପ୍ରଥମ ନୀତି ଉପରେ ଆଧାରିତ ସମୟ-ନିର୍ଭରଶୀଳ ଘନତା କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଆଣବିକ ଗତିଶୀଳତା (TDDFT-MD) ସିମୁଲେସନ୍ ଉପରୋକ୍ତ ସମସ୍ୟାଗୁଡ଼ିକର ସମାଧାନ କରିପାରିବ।
ସମ୍ପ୍ରତି, ଗବେଷକ ମେଙ୍ଗ ଶେଙ୍ଗ, ପୋଷ୍ଟଡକ୍ଟରାଲ୍ ଗବେଷକ ଗୁଆନ ମେଙ୍ଗକ୍ସୁ ଏବଂ ଚାଇନିଜ୍ ଏକାଡେମୀ ଅଫ୍ ସାଇନ୍ସେସ୍ / ବେଜିଂ ନ୍ୟାସନାଲ୍ ରିସର୍ଚ୍ଚ ସେଣ୍ଟର ଫର୍ କନସେଣ୍ଟ୍ରେଟେଡ୍ ମ୍ୟାଟର୍ ଫିଜିକ୍ସର ଷ୍ଟେଟ୍ କି ଲାବୋରେଟୋରୀ ଅଫ୍ ସାରଫେସ୍ ଫିଜିକ୍ସର SF10 ଗ୍ରୁପର ଡକ୍ଟରେଟ୍ ଛାତ୍ର ୱାଙ୍ଗ ଏନଙ୍କ ମାର୍ଗଦର୍ଶନରେ, ବେଜିଂ ଇନ୍ଷ୍ଟିଚ୍ୟୁଟ୍ ଅଫ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ପ୍ରଫେସର ସନ୍ ଜିଆଟାଓଙ୍କ ସହଯୋଗରେ, ସେମାନେ ସ୍ୱ-ବିକଶିତ ଉତ୍ତେଜିତ ରାଜ୍ୟ ଗତିଶୀଳତା ସିମୁଲେସନ୍ ସଫ୍ଟୱେର୍ TDAP ବ୍ୟବହାର କରିଛନ୍ତି। ଦ୍ୱିତୀୟ ପ୍ରକାରର ୱେଏଲ୍ ସେମି-ମେଟାଲ୍ WTe2 ରେ ଅଲ୍ଟ୍ରାଫାଷ୍ଟ ଲେଜର ପ୍ରତି କ୍ୱାଷ୍ଟିପାର୍ଟିକାଲ ଉତ୍ତେଜନାର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକର ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଛି।
ଏହା ଦେଖାଯାଇଛି ଯେ ୱେଲ୍ ବିନ୍ଦୁ ନିକଟରେ ବାହକମାନଙ୍କର ଚୟନାତ୍ମକ ଉତ୍ତେଜନା ପରମାଣୁ କକ୍ଷ ସଦୃଶ୍ୟ ଏବଂ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଚୟନ ନିୟମ ଦ୍ୱାରା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଏ, ଯାହା କାଇରାଲ୍ ଉତ୍ତେଜନା ପାଇଁ ସାଧାରଣ ସ୍ପିନ୍ ଚୟନ ନିୟମ ଠାରୁ ଭିନ୍ନ, ଏବଂ ଏହାର ଉତ୍ତେଜନା ପଥକୁ ରେଖୀୟ ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକ ଏବଂ ଫୋଟନ୍ ଶକ୍ତିର ଧ୍ରୁବୀୟକରଣ ଦିଗ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରି ନିୟନ୍ତ୍ରିତ କରାଯାଇପାରିବ (ଚିତ୍ର 2)।
ବାହକମାନଙ୍କର ଅସମମିତ ଉତ୍ତେଜନା ବାସ୍ତବ ସ୍ଥାନରେ ବିଭିନ୍ନ ଦିଗରେ ଫଟୋଧାରାକୁ ପ୍ରେରଣା ଦିଏ, ଯାହା ସିଷ୍ଟମର ଇଣ୍ଟରଲେୟାର ସ୍ଲିପର ଦିଗ ଏବଂ ପ୍ରତିସମତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଯେହେତୁ WTe2 ର ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ, ଯେପରିକି Weyl ପଏଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ସଂଖ୍ୟା ଏବଂ ଗତି ସ୍ଥାନରେ ପୃଥକୀକରଣର ଡିଗ୍ରୀ, ସିଷ୍ଟମର ପ୍ରତିସମତା ଉପରେ ଅତ୍ୟନ୍ତ ନିର୍ଭରଶୀଳ (ଚିତ୍ର 3), ବାହକମାନଙ୍କର ଅସମମିତ ଉତ୍ତେଜନା ଗତି ସ୍ଥାନରେ Weyl କ୍ୱାଷ୍ଟିପାର୍ଟିକାଲଗୁଡ଼ିକର ଭିନ୍ନ ଆଚରଣ ଏବଂ ସିଷ୍ଟମର ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକରେ ଅନୁରୂପ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଆଣିବ। ତେଣୁ, ଅଧ୍ୟୟନ ଫଟୋଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ପାଇଁ ଏକ ସ୍ପଷ୍ଟ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଚିତ୍ର ପ୍ରଦାନ କରେ (ଚିତ୍ର 4)।
ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ ୱେଲ୍ ପଏଣ୍ଟ ନିକଟରେ ବାହକ ଉତ୍ତେଜନାର କାଇରାଲିଟି ଉପରେ ଧ୍ୟାନ ଦିଆଯିବା ଉଚିତ, ଏବଂ ତରଙ୍ଗ କାର୍ଯ୍ୟର ପରମାଣୁ କକ୍ଷପଥ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକର ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯିବା ଉଚିତ। ଦୁଇଟିର ପ୍ରଭାବ ସମାନ କିନ୍ତୁ ଯନ୍ତ୍ର ସ୍ପଷ୍ଟ ଭାବରେ ଭିନ୍ନ, ଯାହା ୱେଲ୍ ପଏଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ଏକକତା ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରିବା ପାଇଁ ଏକ ତାତ୍ତ୍ୱିକ ଆଧାର ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହା ସହିତ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଗ୍ରହଣ କରାଯାଇଥିବା ଗଣନା ପଦ୍ଧତି ଏକ ସୁପର-ଫାଷ୍ଟ ଟାଇମ୍ ସ୍କେଲରେ ପରମାଣୁ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସ୍ତରରେ ଜଟିଳ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଏବଂ ଗତିଶୀଳ ଆଚରଣକୁ ଗଭୀର ଭାବରେ ବୁଝିପାରିବ, ସେମାନଙ୍କର ମାଇକ୍ରୋଫିଜିକାଲ ଯନ୍ତ୍ରପାତି ପ୍ରକାଶ କରିପାରିବ, ଏବଂ ଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ସାମଗ୍ରୀରେ ଅଣରେଖା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଘଟଣା ଉପରେ ଭବିଷ୍ୟତ ଗବେଷଣା ପାଇଁ ଏକ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଉପକରଣ ହେବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି।
ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ନେଚର କମ୍ୟୁନିକେସନ୍ସ ଜର୍ଣ୍ଣାଲରେ ପ୍ରକାଶିତ ହୋଇଛି। ଏହି ଗବେଷଣା କାର୍ଯ୍ୟକୁ ନ୍ୟାସନାଲ କି ରିସର୍ଚ୍ଚ ଆଣ୍ଡ ଡେଭଲପମେଣ୍ଟ ପ୍ଲାନ, ନ୍ୟାସନାଲ ନାଚୁରାଲ ସାଇନ୍ସ ଫାଉଣ୍ଡେସନ ଏବଂ ଚାଇନିଜ୍ ଏକାଡେମୀ ଅଫ୍ ସାଇନ୍ସେସର ଷ୍ଟ୍ରାଟେଜିକ୍ ପାଇଲଟ୍ ପ୍ରୋଜେକ୍ଟ (କାଟେଗୋରୀ ବି) ଦ୍ୱାରା ସମର୍ଥିତ।
ଚିତ୍ର.୧.କ. ବୃତ୍ତାକାର ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକ ତଳେ ଧନାତ୍ମକ ଚିରାଲିଟି ଚିହ୍ନ (χ=+1) ସହିତ ୱେଇଲ୍ ବିନ୍ଦୁ ପାଇଁ ଚିରାଲିଟି ଚୟନ ନିୟମ; ଅନ-ଲାଇନ୍ ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକରେ b. χ=+1 ର ୱେଇଲ୍ ବିନ୍ଦୁରେ ପରମାଣୁ କକ୍ଷ ସଦୃଶ୍ୟ ହେତୁ ଚୟନିତ ଉତ୍ତେଜନା।
ଚିତ୍ର 2. a, Td-WTe2 ର ପରମାଣୁ ଗଠନ ଚିତ୍ର; b. ଫର୍ମି ପୃଷ୍ଠ ନିକଟରେ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନ; (c) ବ୍ରିଲୋଇନ୍ ଅଞ୍ଚଳରେ ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିସମିତ ରେଖା ସହିତ ବଣ୍ଟିତ ପରମାଣୁ କକ୍ଷପଥର ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନ ଏବଂ ଆପେକ୍ଷିକ ଅବଦାନ, ତୀର (1) ଏବଂ (2) ଯଥାକ୍ରମେ Weyl ବିନ୍ଦୁ ନିକଟରେ କିମ୍ବା ଦୂରରେ ଉତ୍ତେଜନାକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରନ୍ତି; d. ଗାମା-X ଦିଗ ସହିତ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗଠନର ପ୍ରଶସ୍ତିକରଣ
ଚିତ୍ର 3.ab: ସ୍ଫଟିକର A-ଅକ୍ଷ ଏବଂ B-ଅକ୍ଷ ସହିତ ରେଖୀୟ ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକ ଧ୍ରୁବୀୟକରଣ ଦିଗର ଆପେକ୍ଷିକ ଆନ୍ତଃସ୍ତର ଗତି ଏବଂ ଅନୁରୂପ ଗତି ମୋଡ୍ ଚିତ୍ରିତ ହୋଇଛି; C. ତାତ୍ତ୍ୱିକ ସିମୁଲେସନ ଏବଂ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ ମଧ୍ୟରେ ତୁଳନା; de: ସିଷ୍ଟମର ସମତା ବିବର୍ତ୍ତନ ଏବଂ kz=0 ସମତଳରେ ଦୁଇଟି ନିକଟତମ Weyl ବିନ୍ଦୁର ସ୍ଥିତି, ସଂଖ୍ୟା ଏବଂ ପୃଥକୀକରଣ ଡିଗ୍ରୀ।
ଚିତ୍ର 4. ରେଖୀୟ ଧ୍ରୁବୀୟ ଆଲୋକ ଫୋଟନ୍ ଶକ୍ତି (?) ω) ଏବଂ ଧ୍ରୁବୀୟକରଣ ଦିଗ (θ) ନିର୍ଭରଶୀଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଚିତ୍ର ପାଇଁ Td-WTe2 ରେ ଫଟୋଟୋପୋଲୋଜିକାଲ୍ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ସେପ୍ଟେମ୍ବର-୨୫-୨୦୨୩