去年年初，當(dāng) 大流行導(dǎo)致能源部 SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)停止時(shí)，Shambhu Ghimire 的研究小組被迫尋找另一種方法來研究一個(gè)有趣的研究目標(biāo)：稱為拓?fù)浣^緣體或 TI 的量子材料。在它們的表面?zhèn)鲗?dǎo)電流但不通過它們的內(nèi)部。
兩年前，瑞士國家科學(xué)基金會(huì)研究員 Denitsa Baykusheva 加入了他在斯坦福 PULSE 研究所的團(tuán)隊(duì)，目標(biāo)是找到一種在這些材料中產(chǎn)生高次諧波 (HHG) 的方法，作為探測其行為的工具。在 HHG 中，穿過材料的激光會(huì)轉(zhuǎn)移到更高的能量和更高的頻率，稱為諧波，就像按下吉他弦產(chǎn)生更高的音符一樣。如果這可以在 TI 中完成，TI 是自旋電子學(xué)、量子傳感和量子計(jì)算等技術(shù)的有前途的構(gòu)建模塊，它將為科學(xué)家提供研究這些和其他量子材料的新工具。
隨著實(shí)驗(yàn)中途停止，她和她的同事轉(zhuǎn)向理論和計(jì)算機(jī)模擬，想出一種在拓?fù)浣^緣體中產(chǎn)生 HHG的新方法。結(jié)果表明，沿激光束方向螺旋的圓偏振光會(huì)從他們研究的 TI 硒化鉍的導(dǎo)電表面和內(nèi)部產(chǎn)生清晰、獨(dú)特的信號(hào)——實(shí)際上會(huì)增強(qiáng)來自從表面。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)室重新開放以進(jìn)行新冠病毒安全預(yù)防措施的實(shí)驗(yàn)時(shí)，Baykusheva 開始第一次測試該配方。在今天發(fā)表在Nano Letters 上的一篇論文中，研究小組報(bào)告說，這些測試完全符合預(yù)期，從拓?fù)浔砻娈a(chǎn)生了第一個(gè)獨(dú)特的特征。
“這種材料看起來與我們嘗試過的任何其他材料都非常不同，”PULSE 的首席研究員 Ghimire 說。“能夠找到一種具有與其他任何材料截然不同的光學(xué)響應(yīng)的??新型材料，真是令人興奮。”
在過去的十幾年中，Ghimire 與 PULSE 主管 David Reis 進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，表明 HHG 可以以以前認(rèn)為不可能甚至不可能的方式生產(chǎn)：通過將激光射入晶體、冷凍氬氣或原子薄的半導(dǎo)體材料。另一項(xiàng)研究描述了如何使用 HHG 產(chǎn)生阿秒激光脈沖，通過使激光穿過普通玻璃，可用于觀察和控制電子的運(yùn)動(dòng)。
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