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拓撲新物態(tài)相互作用新現(xiàn)象和新物理研究中取得進展，實驗上首次證實了拓撲表面態(tài)貢獻的高次諧波輻射，并揭示了其物理機制，為拓撲強場物理和強場與物質(zhì)相互作用領(lǐng)域的研究帶來了新的推動力。相關(guān)研究成果以High-harmonic generation from topological surface states為題，發(fā)表在《自然-物理》（Nature Physics）上。 d UE,U=  
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拓撲相變和拓撲物相的研究開啟了凝聚態(tài)物理研究的新篇章，在2016年，被授予諾貝爾物理學獎。三維拓撲絕緣體因其具有新穎的表面拓撲電子態(tài)，具有不同尋常的電荷和自旋的輸運性質(zhì)，受到研學界的廣泛關(guān)注。用強激光電場驅(qū)動拓撲表面態(tài)中的非線性電子動力學過程的研究，尚處于初始階段。理論研究工作表明強場驅(qū)動的高次諧波的產(chǎn)生過程敏感地依賴拓撲非平庸相，但目前，拓撲態(tài)產(chǎn)生高次諧波的實驗現(xiàn)象尚未見報道。 )th<,Lo3#  
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該研究中，研究人員利用自行搭建的長波長超強激光脈沖裝置輸出的激光脈沖作用于拓撲絕緣體表面，以產(chǎn)生的高次諧波推演強場驅(qū)動的拓撲態(tài)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(chǎn)生（圖a），并通過轉(zhuǎn)動拓撲絕緣體的方位角，測量了高次諧波光譜的調(diào)制（圖b-e），結(jié)果表明，奇級次與偶級次諧波的強度和偏振具有不同的角晶體方位角依賴關(guān)系。理論分析表明，平行于驅(qū)動光方向的偶次諧波來自拓撲表面態(tài)中的自旋電流，而表面態(tài)中電子的面外自旋導致了垂直方向的偶次諧波產(chǎn)生。由于高次諧波光譜中奇級次與偶級次諧波的不同來源，該研究提供了一種可以區(qū)分表面態(tài)與體相態(tài)電子輸運過程的新方法。強激光電場驅(qū)動的非線性動力學現(xiàn)象為研究三維拓撲絕緣體中拓撲表面態(tài)與體相態(tài)之間的相互作用過程提供了方案；為在亞周期的時間尺度內(nèi)研究拓撲態(tài)的強場非線性現(xiàn)象和強場作用下的拓撲相變過程提供了技術(shù)手段。 h%na>G  
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南京大學固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點實驗室為該研究的合作單位。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、中科院科研儀器設(shè)備研制項目和上海市發(fā)改委重大項目的支持。 f
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論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41567-020-01052-8