基于第一性原理的的分子体系中电子非绝热 Thouless 泵浦的论证
材料科学
2023-03-16 v1
摘要
我们在 Floquet 工程框架下，利用第一性原理理论论证了反式聚乙炔中电子的非绝热 Thouless 泵浦。我们针对含时哈密顿量，确定了量化泵浦相对于驱动电场起作用的参数区间。通过在实时含时密度泛函理论模拟中采用含时最大局域 Wannier 函数，我们将拓扑不变量——绕数——与量化泵浦的的分子层面理解联系起来。尽管泵浦动力学表现为代表双键和单键的 Wannier 函数的反向运动，但由于双键电子数量更多，所产生的电流是单向的。利用称为动力学跃迁轨道的规范不变表述，从粒子-空穴激发的角度获得了关于非平衡动力学的另一视角。我们发现单个含时跃迁轨道在很大程度上负责了观测到的量化泵浦。在此表示中，泵浦动力学表现为该单轨道的动力学：在其驱动周期内，它从平衡时的 成键轨道特征转变为获得共振和反键特征。该工作展示了扩展分子体系中非绝热拓扑态的 Floquet 工程，为实验实现这一新量子材料相铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2205.12360,
title = {First-Principles Demonstration of Non-adiabatic Thouless Pumping of Electrons in A Molecular System},
author = {Ruiyi Zhou and Dillon C. Yost and Yosuke Kanai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.12360},
year = {2023}
}