去年年初，當 大流行導致能源部 SLAC 國家加速器實驗室的實驗停止時，Shambhu Ghimire 的研究小組被迫尋找另一種方法來研究一個有趣的研究目標：稱為拓撲絕緣體或 TI 的量子材料。在它們的表面?zhèn)鲗щ娏鞯煌ㄟ^它們的內(nèi)部。
兩年前，瑞士國家科學基金會研究員 Denitsa Baykusheva 加入了他在斯坦福 PULSE 研究所的團隊，目標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、量子傳感和量子計算等技術(shù)的有前途的構(gòu)建模塊，它將為科學家提供研究這些和其他量子材料的新工具。
隨著實驗中途停止，她和她的同事轉(zhuǎn)向理論和計算機模擬，想出一種在拓撲絕緣體中產(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從他們研究的 TI 硒化鉍的導電表面和內(nèi)部產(chǎn)生清晰、獨特的信號——實際上會增強來自從表面。
當實驗室重新開放以進行新冠病毒安全預防措施的實驗時，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，研究小組報告說，這些測試完全符合預期，從拓撲表面產(chǎn)生了第一個獨特的特征。
“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響應的??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 進行了一系列實驗，表明 HHG 可以以以前認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體材料。另一項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動。
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