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El equipo de investigación del profesor Zhao Jin de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha logrado importantes avances en el desarrollo de la dinámica de excitones de valle de espín. La investigación desarrolló un método de dinámica molecular ab initio no adiabática (NAMD) basado en la dinámica de excitones resuelta por espín. El equipo obtuvo la primera imagen física clara y completa de la dinámica del excitón del valle en MoS 2 desde la perspectiva de los cálculos de primeros principios basados en GW más la ecuación de Bethe-Salpeter en tiempo real (GW + rtBSE-NAMD).
El método puede incluir con precisión efectos de muchos cuerpos al nivel de los primeros principios y romper el cuello de botella del método GW + BSE en la dinámica dependiente del tiempo. Los resultados de la investigación se publicaron en Avances de la ciencia .
De las investigaciones en MoS 2 , La investigación proporciona una imagen completa de la dinámica del excitón del valle de espín donde la dispersión de electrones y fonones (e-ph), interacción espín-órbita (SOI), y las interacciones electrón-hueco (e-h) entran en juego colectivamente.
En este trabajo, el equipo desarrolló un método ab initio NAMD basado en GW más la propagación en tiempo real de la EEB (GW + rtBSE-NAMD). El SOI se incluye mediante el uso de conjuntos de bases de espinor, y el acoplamiento e-ph se simula combinando ab initio MD (AIMD) con BSE en tiempo real. El equipo utilizó la aproximación de función dieléctrica rígida y utilizó GW + rtBSE-NAMD para investigar la dinámica del excitón del valle de espín en MoS monocapa. 2 .
Se encontró que la transición del excitón brillante intervalley induce la despolarización del valle rápido en unos pocos picosegundos, que proporcionan evidencia directa de que la interacción de intercambio e-h juega un papel esencial en las transiciones de excitones brillantes en intervalos en los sistemas TMD.
El método GW + rtBSE-NAMD recientemente desarrollado proporciona una herramienta poderosa para investigar la dinámica de excitones resuelta en el tiempo y en el espín. Este método también se puede aplicar ampliamente a otros sistemas de materiales para estudiar problemas físicos importantes como la relajación del excitón, toda la vida, disociación, e interacción con defectos, abriendo la puerta al campo de la dinámica de excitones en materiales sólidos basados en primeros principios.
