science >> Wetenschap >  >> Fysica

Ideale type II Weyl-punten worden waargenomen in klassieke circuits

Raman-spectroscopie en de carotenoïde Raman-piek zorgen voor vroege detectie van Shade Avoidance Syndrome (SAS) in de (a) modelplant Arabidopsis thaliana en (b) bladgroenten. Krediet:Kai Lan en Choy Sum.

De elementaire deeltjes die het universum vormen, hebben twee soorten:bosonen en fermionen, waar de fermionen zijn geclassificeerd als Dirac, Weyl, en Majorana-fermionen. In recente jaren, Weyl-fermionen worden gevonden in systemen van gecondenseerde materie, en Weyl-halfmetalen als een soort quasideeltjes, en ze manifesteren zich als Weyl-punten uit dispersierelaties. In tegenstelling tot de hoge-energiefysica die de strikte Lorentz-symmetrie vereist, er zijn twee soorten Weyl-punten in systemen van gecondenseerde materie:type-I Weyl-punten met symmetrische kegelachtige bandstructuren en type-II Weyl-punten met sterk gekantelde bandstructuren.

Type-II Weyl-punten zijn waargenomen in systemen van gecondenseerde materie en verschillende kunstmatige periodieke structuren, zoals fotonische en fononische kristallen. Echter, deze type II Weyl-punten zijn niet symmetriegerelateerd, en ze hebben kleine scheidingen en verschillende energieën. Dus, het is een uitdaging om de type-II Weyl-punten te onderscheiden van andere gedegenereerde punten en de gerelateerde fenomenen zoals topologische oppervlaktetoestanden te observeren.

Onlangs, Dr. Rujiang Li en Prof. Hongsheng Chen van de Zhejiang University, Dr. Bo Lv en Prof. Jinhui Shi van de Harbin Engineering University, Prof. Huibin Tao van de Xi'an Jiaotong Universiteit, en prof. Baile Zhang en prof. Yidong Chong van de Nanyang Technological University observeren de ideale type-II Weyl-punten in klassieke circuits door gebruik te maken van de hoge flexibiliteit van circuitknooppuntverbindingen. Voor een circuitstructuur met periodieke grenzen in drie dimensies (figuur 1a), dit Weyl-systeem heeft slechts twee banden. Vanwege de bescherming tegen spiegelsymmetrieën en de tijdomkeersymmetrie, er bestaat het minimale aantal van vier type-II Weyl-punten in de impulsruimte en deze Weyl-punten bevinden zich op dezelfde frequentie. Experimenteel, ze bewijzen het bestaan ​​van lineaire gedegenereerde punten en de sterk gekantelde bandstructuur door de bandstructuren van het circuitsysteem te reconstrueren (figuur 1b-c), wat inhoudt dat deze vier Weyl-punten ideale type-II Weyl-punten zijn. Daarnaast, ze fabriceren een circuitstructuur met een open grens (figuur 1d) en observeren de topologische oppervlaktetoestanden binnen een onvolledige bandgap (figuur 1e-f). Deze verschijnselen impliceren verder het bestaan ​​van ideale type II Weyl-punten.

Circuitsysteem heeft een hoge flexibiliteit en controleerbaarheid. Vergeleken met ander experimenteel platform, roosterlocaties in een circuitsysteem kunnen willekeurig worden bedraad met een willekeurig aantal verbindingen per knooppunt en langeafstandsverbindingen, en de springsterkten zijn onafhankelijk van de afstand tussen de knooppunten. Juist vanwege deze flexibele en zeer aanpasbare connectiviteit, en de afstand onafhankelijk hoppen, een circuitrooster dat de ideale type-II Weyl-punten kan observeren, kan gemakkelijk worden gefabriceerd. Dit circuitplatform kan worden gebruikt voor de verdere studie van Weyl-fysica en andere topologische verschijnselen.