Højharmonisk spektroskopi henter elektronisk struktur af højtrykssuperledere

Højtryk har afsløret overraskende fysik og skabt nye tilstande i kondenseret stof. Spændende eksempler omfatter superledning nær stuetemperatur (T_c> 200 K) i højtrykshydrider såsom H₃ S og LaH₁₀ .

Selvom den superledende overgangstemperatur for højtrykssuperledere konstant stiger, forbliver mekanismen for superledning ved sådanne høje tryk et åbent spørgsmål. Viden om egenskaberne og ultrahurtige dynamik af elektroner og kvasipartikler i højtryks kvantetilstande mangler.

Høj harmonisk generering (HHG) er opkonverteringen af ​​laserlys til stråling, der bæres ved multipla af laserfrekvensen. HHG i faste stoffer stammer fra den ikke-lineære drivning af elektroner inden for og mellem elektroniske bånd ved stærke felt-lys-stof-interaktioner. Derfor indeholder HHG-spektroskopi naturligt fingeraftryk af materialers iboende atomare og elektroniske egenskaber. Der er en stor spænding ved at lære om materialeegenskaber gennem denne ikke-lineære, ikke-perturbative laser-stof-interaktion.

Ved at bruge state-of-the-art første principper tidsafhængige tæthed-funktionelle teorisimuleringer har Prof. Meng Shengs gruppe fra Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi studeret den ultrahurtige HHG dynamik i højtrykssuperlederen H₃ S.

Forskerne fandt ud af, at HHG i højtryks-superledere er stærkt afhængig af de elektroniske strukturer og elektron-fonon-kobling (EPC). Studiet med titlen "Solid-state high harmonic spectroscopy for all-optical band structure probing of high-pressure quantum states," er offentliggjort i PNAS .

Ved hjælp af HHG-spektroskopi hentede de bånddispersionen og EPC og afslørede den betydelige indflydelse af mange-legeme-EPC'en på elektronadfærden nær Fermi-niveauet.

Deres resultater understøtter den phonon-medierede mekanisme baseret på EPC for højtrykssuperledning, hvilket giver en helt optisk tilgang til at sondere båndspredningen og EPC af højtrykskvantetilstande.

Flere oplysninger: Shi-Qi Hu et al., Solid-state højharmonisk spektroskopi til al-optisk båndstruktursondering af højtryks kvantetilstande, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2316775121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Chinese Academy of Sciences