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综述:量子材料中超快动力学的理论见解

https://mp.weixin.qq.com/s/7of03T2jtIkMLT7HqrVU-w

Theoretical Insights into Ultrafast Dynamics in Quantum Materials (sciencemag.org)

摘录:

创造及控制量子材料的宏观性质对设计新的功能器件至关重要,而对不同粒子及准粒子(电子、声子、光子、极化子等)间相互作用的深入理解将为实现这一目标提供扎实的理论依据。随着激光技术的快速发展,高强度的超短脉冲以前所未有的时间分辨能力(飞秒甚至阿秒)为动态解耦和操纵微观相互作用提供了一条行之有效的路径。量子材料对强激光场的非线性响应将导致众多新奇现象的出现,包括高次谐波产生[Rev. Mod. Phys. 81, 163 (2009)]、非线性光电子发射[Adv. Mater. 31, 1805845 (2019)]、材料熔化和相变[ Rev. Mod. Phys. 93, 041002 (2021)]等。

然而,这些有趣的非平衡现象已经不能再用简单的线性响应理论来解释,发展一套能够描述非微扰区域下各种自由度动力学演化的理论方法成为众多研究者的目标。其中,含时密度泛函理论(TDDFT)通过求解含时Kohn-Sham方程,可以完全第一性地处理多粒子的相互作用及其含时演化。因此,TDDFT成为研究光致动力学一种有效可靠的方法,适用于探索广泛的强场物理及解码实验探测信号背后的微观机制[Phys. Rev. Lett. 52, 997 (1984)]。

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