随着实验中途停止，她和她的同事转向理论和计算机模拟 ， 提出了在拓扑绝缘体中产生HHG的新配方 。结果表明，沿激光束方向旋转的圆偏振光 ， 会从导电表面和TI(即硒化铋)内部产生清晰、独特的信号 ， 实际上会增强来自表面的信号 。
上图展示了圆偏振激光(上图)是如何探测拓扑绝缘体(黑色)的，这是一种量子材料，在其表面导电，但不通过内部 。光导致材料中的电子飞离 ， 重新组合，并通过一个被称为高谐波产生的过程发出更高能量和频率的光(白色) 。通过分析发出的光，科学家可以测量材料中电子的自旋和动量 。SLAC的实验证实，这些信号是拓扑表面的唯一特征 。资料来源:格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室
当实验室重新开放进行实验 ， 并采取了covid安全预防措施时，Baykusheva第一次开始测试这个配方 。在今天发表在《纳米快报》(Nano Letters)上的一篇论文中，研究小组报告说，这些测试完全按照预期进行，从拓扑表面产生了第一个独特的签名 。
“这种材料看起来与我们尝试过的任何其他材料都非常不同，”PULSE的首席研究员Ghimire说 。“能够找到一种新型材料 ， 这种材料的光学反应与其他任何材料都不同 ， 这真的很令人兴奋 。”
在过去的十几年里 ， Ghimire和PULSE主任David Reis做了一系列实验，证明HHG可以用以前认为不可能或甚至不可能的方式产生:将激光射入晶体、冷冻氩气或原子薄的半导体材料 。另一项研究描述了如何使用HHG产生阿秒激光脉冲，通过通过普通玻璃照射激光，可以用来观察和控制电子的运动 。
这种箭头图案反映了拓扑绝缘体表面电子的自旋和动量的组合 。拓扑绝缘体是一种在其表面传导电流而不是通过其内部的量子材料 。SLAC的实验发现圆偏振激光与这种自旋偏振耦合，产生一种独特的高谐波产生模式，这是拓扑表面的特征 。资料来源:Denitsa Baykusheva/斯坦福PULSE研究所
但是量子材料坚决反对以这种方式进行分析，拓扑绝缘体的分裂特性提出了一个特殊的问题 。
“当我们用激光照射TI时 ， 表面和内部都会产生谐波 。挑战在于如何将它们分开 。”
他解释说，该团队的关键发现是 ， 圆偏振光与表面和内部以截然不同的方式相互作用，促进来自表面的高谐波产生，并赋予其独特的特征 。反过来，这些相互作用是由表面和内部的两个基本区别形成的:它们的电子自旋极化的程度——例如，以顺时针或逆时针方向为方向——以及它们原子晶格中的对称类型 。
SLAC高功率激光实验室的实验装置示意图，科学家们使用圆偏振激光探测拓扑绝缘体——一种量子材料，在其表面导电，但不通过其内部 。一个被称为高谐波产生的过程将激光转换为更高的能量和频率，或称谐波 。这在探测器(箭头)中产生了偏振模式，揭示了导电表层电子的自旋和动量——拓扑表面的独特特征 。来源:Shambhu Ghimire/斯坦福PULSE研究所