应变调控下双圆偏振激光场对六角晶格自旋-谷光学电导率的量子调控

本研究针对二维六角晶格中自旋-谷自由度调控的难题，通过构建双圆偏振激光场（bicircular laser field）与应变耦合的理论模型，揭示了激光场对称性匹配诱导量子反常霍尔效应（QAHE）的机制。研究人员发现：当激光场与晶格对称性对齐时，时间反演对称性破缺导致自旋极化及应变依赖的光学电导率σxx (ω)/σyy (ω)，而横向直流电导率保持应变不敏感。该成果为飞秒尺度谷电子学（valleytronics）器件设计提供了新范式，并首次提出通过法拉第旋转测量精细结构常数的方案。

　　

在量子信息处理领域，二维六角晶格材料因其独特的K和K′谷自由度被称为"固态量子比特的天然载体"。然而，如何实现飞秒尺度的谷选择性操控，同时克服传统磁场调控的高能耗缺陷，成为制约谷电子学（valleytronics）发展的关键瓶颈。来自泰国农业大学的研究团队在《Micro and Nanostructures》发表的研究，通过创新性地引入双圆偏振激光场与应变协同调控机制，为这一难题提供了突破性解决方案。

研究团队采用紧束缚模型（tight-binding model）结合Peierls相位替换方法，构建了包含自旋轨道耦合（SOC）的哈密顿量。通过解析求解应变作用下的光学电导率张量，结合量子输运理论，系统分析了激光场相位延迟φ对能带拓扑性质的调控规律。关键技术包括：Lissajous曲线匹配的激光场设计、单轴应变诱导的电子输运各向异性测量，以及基于法拉第旋转角的谷极化检测。

Hamiltonian of controlling spin-valley degree of freedom via tailored laser field
通过建立包含A/B亚晶格势ε_A
/ε_B
的哈密顿量，发现双圆偏振激光场通过动量空间规范场p→p-eA/c产生等效赝磁场，其Lissajous轨迹与六角晶格对称性匹配时，可诱导出具有相反陈数（Chern number）的自旋极化能谷。

Results and discussions
应变沿扶手椅方向施加时，纵向光学电导率σ_xx
(ω)与σ_yy
(ω)呈现显著各向异性，但横向直流电导率保持量子化值e²
/h。特别值得注意的是，法拉第旋转角的符号可直接表征谷极化状态，这为无接触式谷检测提供了新方法。

Summary and conclusion
该研究首次证实：1）双圆偏振激光场可通过动态质量生成（dynamical mass generation）实现时间反演对称性破缺；2）应变工程可选择性调控纵向光学响应而不影响拓扑保护态；3）精细结构常数α≈1/137可通过透射率与法拉第角联合测量提取。这些发现为开发低功耗、超快响应的拓扑光电器件奠定了理论基础。

Phusit Nualpijit和Bumned Soodchomshom的研究突破性地将光场调控、应变工程与拓扑量子态三者耦合，其提出的"激光场对称性匹配"准则为二维材料能带工程设计提供了普适性方法论。这项工作不仅解决了谷极化调控的动力学难题，更开辟了通过光学手段探测基本物理常数的新途径。