Flödesschema över rt-TDDFT-metod för utveckling av kopplade elektroniska och joniska system. Här antar vi att de två delsystemen har samma utvecklingstidssteg. Kredit:Ultrafast Science
Ett team av forskare från Peking under ledning av prof. Dr. Sheng Meng har lyckats utveckla prediktiva principer för att undersöka exakta ultrasnabba processer i materia. Metoden, kallad TDAP (tidsberoende ab initio-utbredning), syftar till att tillhandahålla robusta dynamiska simuleringar av ljusinducerade, mycket olinjära fenomen som är på atomär och molekylär nivå och som inträffar inom några femtosekunder (10 -15 sek) eller till och med attosekunder (10 -18 sek). Grundläggande interaktioner mellan olika frihetsgrader kan nu förstås mer exakt, enbart baserat på kvantmekaniska principer, enligt forskarna. Resultaten av forskningen har publicerats i tidskriften Ultrafast Science och förväntas främja en rad olika vidareutvecklingar inom relaterade vetenskapliga områden.
Teamet har tillbringat ett decennium med att utvidga de första principernas teoretiska metoder till att modellera dynamiska svar från kvantmaterial på yttre fält (t.ex. elektriska, magnetiska och laserfält), som är av stort intresse idag, men den detaljerade informationen är fortfarande ganska begränsad . Genereringen och syntesen av intensiva ultrakorta ljuspulser med ett kontrollerat elektriskt fält och tillhörande faser ger en lovande väg för att dynamiskt frikoppla och manipulera de mikroskopiska interaktionerna med en aldrig tidigare skådad tidsupplösning. Därför har de laserinducerade icke-jämviktsfenomenen väckt stor uppmärksamhet från ett brett spektrum av vetenskapliga områden.
Den teoretiska behandlingen av de tidsberoende icke-diabatiska fenomenen inducerade av laser är en formidabel utmaning på många nivåer, allt från beskrivningen av de exciterade tillstånden till tidsutbredningen av motsvarande fysikaliska egenskaper. I TDAP behandlas tidsdomänens kvantutveckling av elektroniska tillstånd med klassiska approximationer av kärnrörelser samtidigt, vilket har möjliggjort realtidsspårning av kopplad elektron-kärndynamik utan att behöva tillgripa störningsteorin. Användningen av numerisk atomomloppsbana har gett flexibilitet och trovärdighet för att göra storskaliga simuleringar med hög precision i ett brett spektrum av kvantsystem med en måttlig beräkningskostnad.
Metoden har tillämpats för att utforska stark fältfysik och avkoda enorm information under de experimentellt detekterade signalerna. Genom att jämföra de teoretiska och experimentella resultaten har tillvägagångssätten visat sig effektiva och effektiva för att behandla ultrasnabba kvantdynamiska processer som involverar komplexa interaktioner mellan fotoner, elektroner och fononer under laserexcitationsförhållanden. Utvecklingen av denna metod hjälper till att förstå den exciterade tillståndsdynamiken inom områdena fotokatalys, fotovoltaisk och optoelektronisk enhetsdesign, attosekundspulssyntes och applikationer, etc. + Utforska vidare
