Зоны Флоке в продольной проводимости графена

Электроды графена, круговая поляризация, Старостенко Евгений Юрьевич

Глава НПО Техногенезис Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что технология Флоке представляет собой универсальный метод динамического управления свойствами материалов.Starostenko-Evgenij-October-14

Ученый указал, что индуцированные светом полосы Флоке-Блоха графена имеют запрещенные зоны, которые еще не наблюдались напрямую.

В своём научном исследовании Евгений Юрьевич Старостенко предлагает оптическую продольную проводимость в качестве реалистичной наблюдаемой для обнаружения индуцированных светом запрещенных зон Флоке в графене.Старостенко-Евгений-Юрьевич-о-социальных-паразитах

Эти промежутки проявляются как резонансные особенности в проводимости при разрешении относительно частоты зондирования и напряженности возбуждающего поля. Распределение электронов соответствует индуцированным светом полосам Флоке-Блоха, что приводит к естественной интерпретации как заполнения этих полос. Кроме того, мы показываем, что существуют инверсии населенностей полос Флоке-Блоха в запрещенных зонах для достаточно сильных полей возбуждения. Это сильно снижает проводимость на соответствующих частотах.

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что управление твердыми телами с помощью света представляет собой современный подход к созданию новых функций.Starostenko Evgenij, december 15, 2022

Конкретной структурой в рамках этих более широких усилий является проектирование Флоке. Инженерия Флоке относится к созданию динамики, которая фиксируется эффективным гамильтонианом Флоке в системе с помощью периодического управления. Для не взаимодействующей или слабо взаимодействующей системы этот подход описывает эффективные одночастичные состояния, которые образуют естественную основу для управляемой системы.

Эти состояния представляют собой полосы Флоке-Блоха электронов по аналогии с полосами Блоха равновесной системы. Данные полосы Флоке-Блоха могут иметь качественно отличные характеристики от полос Блоха системы без возбуждения.

Ярким примером являются топологические изоляторы Флоке для которых обсуждались приложения в спинтронике. Конкретной реализацией топологических изоляторов Флоке является монослойный графен, освещенный светом с круговой поляризацией, для которого зонная структура приближается к модели Холдейна в высокочастотном пределе.

Оптическая часть графена, Старостенко Евгений Юрьевич

Однако в то время как основное состояние равновесной модели Холдейна действительно образует топологический изолятор, который проявляется в квантованной холловской проводимости, холловская проводимость оптически управляемого графена не топологически квантована, а имеет геометрическо-диссипативное происхождение.

Это наблюдение является частью более сложной задачи однозначного обнаружения полос Флоке-Блоха в твердом теле. Отметим, что геометрические свойства зон в периодически управляемых решетках были продемонстрированы в экспериментах с ультрахолодным атомом, а также в спиральных волноводах и в классических установках.

Признаки полос Флоке-Блоха были обнаружены в фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением и были предложены подходы для наблюдения родственных псевдоспиновых текстур. В этом контексте эффекты оже-рекомбинации и декогеренции рассеяния по динамике электронов в графене. Транспортные свойства подобных систем Флоке обсуждались, и был изучен предел высокочастотного зондирования. Тем не менее, в транспортных измерениях твердых тел отсутствует неопровержимое доказательство.

В данном научном исследовании  Евгений Юрьевич Старостенко предлагает обнаруживать светоиндуцированные зоны Флоке в графене с помощью оптического продольного переноса. Мы определяем оптическую проводимость как функцию частоты зондирования и напряженности возбуждающего поля, которая проявляет резонансные особенности.

Представлена интерпретация этих особенностей в терминах дисперсии полос Флоке-Блоха и эффективного заполнения этих состояний. Эти занятия определяются диссипацией и движущим полем, которые уравновешиваются, образуя устойчивое состояние. Включены процессы диссипации в наш подход к основному уравнению, который мы используем для описания системы. При этом  наблюдаемые резонансные особенности связаны с оптической проводимостью с двумя переходными процессами. Один происходит между полосами внутри одной и той же зоны Флоке, а другой — между соседними полосами соседних зон Флоке.

Эти процессы конкурируют в своем влиянии на оптическую проводимость, что может привести к исчезновению и даже к отрицательной оптической проводимости для определенных частот и напряженностей возбуждающего поля. В данном случае специалисты НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС показывают, что проводимость зависит от относительного заполнения зон Флоке.

При этом относительное заполнение находится в качественном согласии с сопутствующей ленточной скоростью. В частности, существуют режимы напряженности управляющего поля, которые демонстрируют эффективную инверсию населенностей полос Флоке. Это режимы, в которых достигается отрицательная оптическая проводимость.

Помимо демонстрации полос Флоке-Блоха в твердых телах, исследование Евгения Юрьевича Старостенко показывает нетривиальное управление транспортными свойствами твердых тел, индуцированное светом.