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Il team di ricerca del Prof. Zhao Jin dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) ha compiuto importanti progressi nello sviluppo della dinamica degli eccitoni della valle di spin. La ricerca ha sviluppato un metodo ab initio di dinamica molecolare non adiabatica (NAMD) basato sulla dinamica degli eccitoni risolta in spin. Il team ha ottenuto la prima immagine fisica chiara e completa della dinamica degli eccitoni di valle in MoS 2 dal punto di vista dei calcoli dei principi primi basati su GW più l'equazione di Bethe-Salpeter in tempo reale (GW + rtBSE-NAMD).
Il metodo può includere con precisione gli effetti a molti corpi a livello di principi primi e superare il collo di bottiglia del metodo GW+BSE nelle dinamiche dipendenti dal tempo. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Progressi scientifici .
Dalle indagini su MoS 2 , la ricerca fornisce un quadro completo della dinamica degli eccitoni spin-valle in cui lo scattering elettrone-fonone (e-ph), interazione spin-orbita (SOI), e le interazioni elettrone-lacuna (e-h) entrano in gioco collettivamente.
In questo lavoro, il team sviluppa un metodo NAMD ab initio basato su GW più propagazione in tempo reale della BSE (GW + rtBSE-NAMD). Il SOI è incluso utilizzando gli insiemi di basi spinor, e l'accoppiamento e-ph è simulato combinando ab initio MD (AIMD) con BSE in tempo reale. Il team ha utilizzato l'approssimazione della funzione dielettrica rigida e ha utilizzato GW + rtBSE-NAMD per studiare la dinamica degli eccitoni della valle di spin in MoS monostrato 2 .
È stato scoperto che la transizione eccitonica brillante intervallata induce una rapida depolarizzazione della valle entro pochi picosecondi, che forniscono prove dirette che l'interazione di scambio e-h gioca un ruolo essenziale nelle transizioni intervallate degli eccitoni luminosi nei sistemi TMD.
Il nuovo metodo GW + rtBSE-NAMD fornisce un potente strumento per studiare la dinamica degli eccitoni risolta nel tempo e nello spin. Questo metodo può essere ampiamente applicato anche ad altri sistemi materiali per studiare importanti problemi fisici come il rilassamento degli eccitoni, tutta la vita, dissociazione, e interazione con i difetti, aprendo le porte al campo della dinamica degli eccitoni nei materiali solidi basata su principi primi.
