Dino Novko s našom bivšom doktorandicom Ninom Girotto Erhardt i suradnicima sa Sveučilišta u Bordeauxu objavili su rad u časopisu Physical Review Letters, u kojem su pokazali kako se interakcija elektrona i fonona može pojačati u fotopobuđenom stanju u MoTe2.
Ova zajednička eksperimentalna i teorijska studija kombinira dva najsuvremenija pristupa, tj. vremenski razlučenu ultraljubičastu impulsnu mikroskopiju i ograničenu perturbativnu teoriju funkcionala gustoće (eng. cDFPT), kako bi se pokazalo da gustoća fotopobuđenih nositelja naboja može poslužiti za modulaciju interakcije elektron-fonon u neravnotežnim uvjetima. Mapiranjem tranzijentne vrpčaste strukture i analizom dinamike elektronske populacije razlučene po dolinama u fotopobuđenom 2H-MoTe2, autori otkrivaju izraženu renormalizaciju energetskog procjepa i promjene u životnom vijeku populacije nositelja kao funkciju gustoće naboja inducirane svjetlošću. Mikroskopsko podrijetlo ovih renormaliziranih neravnotežnih svojstava bilo je predmet znatnih rasprava. U ovom radu autori rješavanju tu kontroverzu tako da renormalizaciju energetskog procjepa i smanjenje životnog vijeka pripisuju dinamičkoj renormalizaciji (tj. povećanju) elektron-fonon matričnih elemenata.
S teorijske perspektive, rad predstavlja dinamičku renormalizaciju mnogočestične elektron-fonon konstante kao ključni element u razumijevanju ultrabrzih procesa termalizacije, što je značajka koja se često zanemaruje u standardnim vremenski razlučenim tehnikama kao što su modeli efektivne temperature, vremenski ovisne Boltzmannove jednadžbe i neravnotežne Greenove funkcije. Ovaj uvid bavi se dugogodišnjim pitanjem u znanosti o ultrabrzim materijalima i otvara put dinamičkom inženjerstvu interakcija kvazičestica i novih faza materije putem interakcija svjetlosti i materije, koje su ključne za fenomene poput supravodljivosti inducirane svjetlošću i strukturnih faznih prijelaza.
Slika 1. (a) Presjek energije i impulsa duž simetrijskih točaka K-Σ-Γ, pri vremenskom preklapanju pumpe i probe, korištenjem s-polariziranih IR pumpnih i p-polariziranih XUV probnih pulseva, sa strelicama koje prikazuju direktni (Δgd) i indirekni (Δgi) energetski procjep. (b) Eksperimentalne i (c) teorijske vrijednosti za direktni i indirektni energetski procjep u ovisnosti o gustoći fotopobuđenih nositelja naboja. Isprekidane horizontalne linije predstavljaju vrijednosti energetskog procjepa za koje se ne razmatra zasjenjenje |g|2 s fotopobuđenim nositeljima naboja. (d) Vremenski razlučena dinamika populacije u dolinama K (plava) i Σ (crvena) za dvije gustoće fotopobuđenih nositelja (2.7×1013 cm-2 and 7.8×1013 cm-2). (e) Eksperimentalna vremenska konstanta ovisna o gustoći fotopobuđenih nositelja razlučena po dolinima. (f) Teorijski životni vijek elektrona pojedinačnih čestica za različite gustoće fotopobuđenih nositelja. Zvjezdice i isprekidane linije predstavljaju rezultate dobivene korištenjem ravnotežnih EPC matričnih elemenata (eq. |g|2), dok puni krugovi i pune linije prikazuju rezultate cDFPT izračuna (što uključuje zasjenjenje EPC matričnih elemenata fotopobuđenim nosiocima, exc. |g|2).
Cijeli rad dostupan je na poveznici: doi.org/10.1103/dvlz-93t8