Háharmonísk litrófsgreining opnar rafræna uppbyggingu háspennu ofurleiðara

Háþrýstingur hefur skapað mörg ný efnisástand fyrir þétt efni og afhjúpað spennandi ný eðlis- og efnafræðileg fyrirbæri. Meðal þeirra hefur uppgötvun ofurleiðni nálægt stofuhita (Tc ＞ 200 K) í háþrýstihýdríðum eins og H3S og LaH10 vakið mikla athygli og athygli.
Þrátt fyrir hækkandi ofurleiðandi umbreytingarhitastig í háþrýstiofurleiðurum er rafeindabyggingin og ofurhröð kraftmikil hegðun í háþrýstingsskammtaástandi enn óþekkt vegna skorts á skilvirkum rannsaka og vélbúnaður ofurleiðni þeirra er enn opin spurning.
Hærri harmonic Generation (HHG) er ferlið við að breyta atviksleysi í sterka samfellda geislun á nokkrum sinnum hærri en leysitíðni. Sem dæmigerður fulltrúi ólínulegrar ljósfræði er HHG í föstum efnum upprunnin frá ólínulegri drifningu innan- og millibands rafeinda með sterksviðs leysir-efnis samspili. Fyrir vikið innihalda HHG litróf náttúrulega fingrafar af lotu- og rafeiginleikum efnisins. Með því að nota slíka ólínulega, ótruflanandi kraftmikla ferla er hægt að skyggnast inn í innri eiginleika efna.
Nýlega hefur hópur vísindamannsins Sheng Meng við Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences/National Research Center for Condensed Matter Physics, Peking, rannsakað ofurhraða HHG gangverki háþrýstiofurleiðarans H3S með hjálp fyrstu meginreglna sem inniheldur tíma. þéttleika-virknikenning með því að nota hópþróaða tíma-innihaldandi þéttleika-virka sameindavirkni aðferð og hugbúnað (TDAP) sem ekki er óafleysanleg. Í ljós kemur að HHG í háþrýstiofurleiðurum hefur mikla bylgjulengdarfíkn sem og anisotropy (mynd 1), sem gefur til kynna að HHG ferlið sé mjög háð rafeindabyggingunni. Tíma-tíðnigreining HHG ákvarðar hreyfihvarfskerfi dreifingar innan bands á lágstemmdum harmonikum. Á þessum grundvelli, með því að nota HHG litróf, endurgerðu þeir orkubandsdreifingarbygginguna nálægt Fermi yfirborðinu (mynd 2). Að auki kom í ljós að það er sterk mótun á HHG litrófinu með samfelldum hljóðkerfum, sem gefur til kynna næmi HHG ferlisins fyrir rafhljóðtengingu. Með því að nota HHG litrófið sem var stýrt af samfelldum hljóðkerfum, endurgerðu þeir frekar rafhljóðtengingarþáttastyrkinn nálægt Fermi yfirborðinu (mynd 3). Þessi rannsókn leiðir í ljós að víxlverkanir margra líkama (rafhljóðtenging) í efnum hafa veruleg áhrif á hegðun rafeinda nálægt Fermi orkustigi. Slíkar niðurstöður styðja hljóðkerfismiðlun háspennu ofurleiðni og veita alhliða sjónræna nálgun til að rannsaka rafræna uppbyggingu og rafhljóðtengingu í háspennu skammtaástandi.
Tengdar rannsóknarniðurstöður eru teknar saman sem „Faststætt háharmonísk litrófsgreining fyrir allsherjar-sjónbandsbyggingarrannsóknir á háum föstu ástandi háharmonískri litrófsgreiningu fyrir alhliða sjónbandsbyggingarrannsókn á háþrýstingsskammtaástandi“ var birt í Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Shiqi Hu, nýdoktor við Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences (IPS), var fyrsti höfundur verksins og Sheng Meng, rannsakandi við IPS, var samsvarandi höfundur. Einnig tóku þátt í starfinu doktorsneminn Daqiang Chen og doktorsneminn Lanlin Du. Þessar rannsóknir voru studdar af lykilrannsóknar- og þróunaráætlun vísinda- og tækniráðuneytisins, National Natural Science Foundation of China og tilraunaverkefni kínversku vísindaakademíunnar.

Mynd 1. Mikil harmonikumyndun í háspennu ofurleiðara H3S.

Mynd 2. Endurbygging orkubandsbyggingar í H3S með því að nota háharmonísk litróf.

Mynd 3. Endurbygging upplýsinga um rafhljóðtengi í H3S með því að nota háharmonísk litróf.