Nonperturbative determination of isotope-induced anomalous vibrational physics
Nonperturbative determination of isotope-induced anomalous vibrational physics
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同位素引起的异常振动物理的非微扰测定
DOI：
10.1103/physrevb.108.l140302
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Hu, Yongjie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wu, Huan;Qin, Zihao;Li, Suixuan;Lindsay, Lucas;Hu, Yongjie
一般来说，振动物理已经很好地描述了量子微扰理论（QPT），以提供足迹的特点，为常见的晶体。然而，尽管弱的声子非谐性，最近发现的立方晶体（BA和BP）表现出异常的振动动力学与难以捉摸的基本起源。在这里，我们开发了一个nonperturbativeab initioapproach，连同光谱和高压实验，成功地确定振动物理的确切动态演化。我们发现，局域涨落和耦合同位素显着决定的振动光谱，通过布里渊区折叠，以前被忽略的文献。通过将振动光谱分解为单个同位素本征矢量，我们观察到了结构原子（或）对拉曼强度的正贡献和负贡献。重要的是，我们的非微扰理论预测，振动共振出现在高静水压力下，由于破坏平移对称性，这确实是由实验测量下的压力高达31.5 GPa验证。在本文中，我们发展的QPT故障下的反常晶格物理的基本理解，并提供了一种方法来探索极端性能的材料的输运现象。
In general, vibrational physics has been well described by quantum perturbation theory (QPT) to provide footprint characteristics for common crystals. However, despite weak phonon anharmonicity, the recently discovered cubic crystals (BAs and BP) have shown anomalous vibrational dynamics with elusive fundamental origin. Here, we developed a nonperturbativeab initioapproach, together with spectroscopy and high-pressure experiments, to successfully determine the exact dynamic evolutions of the vibrational physics. We found that the local fluctuation and coupling isotopes significantly dictate the vibrational spectra, through the Brillouin zone folding that has previously been ignored in literature. By decomposing vibrational spectra into individual isotope eigenvectors, we observed both positive and negative contributions to Raman intensity from constitutional atoms (, or). Importantly, our nonperturbative theory predicts that a vibrational resonance appears at high hydrostatic pressure due to broken translational symmetry, which was indeed verified by experimental measurement under a pressure up to 31.5 GPa. In this paper, we develop fundamental understandings for the anomalous lattice physics under the failure of QPT and provide an approach in exploring transport phenomena for materials of extreme properties.
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