中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在強激光電場與(yu) 拓撲新物態相互作用新現象和新物理方麵取得重要進展，實驗上首次證實了拓撲表麵態貢獻的高次諧波輻射並揭示了其物理機製，為(wei) 拓撲強場物理和強場與(yu) 物質相互作用領域的研究帶來了新的推動力。相關(guan) 成果近日發表於(yu) 《自然—物理》。

三維拓撲絕緣體(ti) 因其具有新穎的表麵拓撲電子態，具有不同尋常的電荷和自旋的輸運性質，因而受到研究人員的廣泛關(guan) 注。用強激光電場驅動拓撲表麵態中的非線性電子動力學過程的研究尚處於(yu) 初始階段。理論研究工作表明強場驅動的高次諧波的產(chan) 生過程敏感地依賴拓撲非平庸相，但目前拓撲態產(chan) 生高次諧波的實驗現象尚未見報道。

在該研究中，研究人員利用自行搭建的長波長超強激光脈衝(chong) 裝置輸出的激光脈衝(chong) 作用於(yu) 拓撲絕緣體(ti) 表麵，以產(chan) 生的高次諧波推演強場驅動的拓撲態電子動力學過程。實驗觀測到了延伸到9級次的高次諧波產(chan) 生，並通過轉動拓撲絕緣體(ti) 的方位角，測量了高次諧波光譜的調製，結果顯示奇級次與(yu) 偶級次諧波的強度和偏振具有不同的角晶體(ti) 方位角依賴關(guan) 係。理論分析表明平行於(yu) 驅動光方向的偶次諧波來自拓撲表麵態中的自旋電流，而表麵態中電子的麵外自旋導致了垂直方向的偶次諧波產(chan) 生。由於(yu) 高次諧波光譜中奇級次與(yu) 偶級次諧波不同的來源，本研究提供了一種可以區分表麵態與(yu) 體(ti) 相態電子輸運過程的新方法，為(wei) 研究三維拓撲絕緣體(ti) 中拓撲表麵態與(yu) 體(ti) 相態之間的相互作用過程提供一種可行的有效方案，並且為(wei) 在亞(ya) 周期的時間尺度內(nei) 研究拓撲態的強場非線性現象和強場作用下的拓撲相變過程提供了新穎的技術手段。

相關(guan) 論文信息：https://www.nature.com/articles/s41567-020-01052-8