借助结构选择性非线性光谱探测晶体声子的手性与圆形晶格运动

真正的手性声子是结合破缺镜像对称性和圆形原子运动的晶格本征模。它们可以在量子材料中介导角动量选择性相互作用，但直接分辨其手性及其本征圆形运动仍具有挑战性，尤其是在高对称晶体中。本文表明，结构选择性的太赫兹差频光谱提供了一种相位和偏振分辨的途径，用于在台式实验中识别真正的手性声子。以 $\alpha$ 石英为基准，我们通过解析手性声子的 $\chi^{(2)}_{ijk}$ 张量元素（$i \neq j \neq k$），同时通过矢量场检测直接揭示因圆形离子运动而产生的时间依赖偏振旋转，从而证明其非零角动量。将同一方案应用于四方晶 $\alpha$-TeO$_2$，我们在 5~THz 以下隔离手性 $E$ 模振荡，并直接验证其圆形晶格运动，从而解决四向对称晶体中手性声子鉴别的结构 imposed 模糊。我们的结果确立了结构选择性非线性太赫兹光谱作为识别凝聚态系统中真正手性声子的通用方法。