Kategorisierung der Licht-Materie-Interaktion in 2-Band Systemen – veröffentlicht in Physical Review A
Eine Vielzahl an physikalischen Systemen, von Atomen bis hin zu Festkörpern, kann in der Interaktion mit intensiven Lichtfeldern auf zwei Energie-Bänder reduziert werden, um die wesentliche Dynamik zu beschreiben. In unserer neuen Veröffentlichung präsentieren wir anhand eines solchen 2-Band Modells eine intuitive Kategorisierung in fünf verschiedene Regimes – vom pertubativen Regime für sehr schwache Lichtfelder bis hin zu vier adiabatischen Regimes für starke Lichtfelder. Für jedes dieser Regimes schlüsseln wir mithilfe dimensionsloser Adiabazitäts-Parameter die zeitliche Elektrondynamik auf und schaffen dabei einen nahtlosen Übergang der Beschreibung von Rabi-Physik hin zu feldgetriebener Landau-Zener Physik. Für ein gegebenes System lässt sich anhand unserer Kategorisierung die ideale optische Anregung finden, um in die jeweiligen Regimes vorzudringen. Das 2D-Material Graphen lässt sich beispielsweise sehr präzise durch ein 2-Band Modell beschreiben und dient daher als ideales System, um diese Beschreibung anzuwenden. Unsere Starkfeldexperimente in Graphen [1,2] können wir unmittelbar in den hier identifizierten Regimes einordnen und Vorhersagen für Anregungen jenseits der bisher zugänglichen Laserparameter treffen.
[1] T. Higuchi et al., Nature 550, 224 (2017)
[2] C. Heide et al., New J. Phys. 21, 45003 (2019)