Per ind i præcis ultrahurtig dynamik i stof

Et team af forskere fra Beijing ledet af prof. Dr. Sheng Meng er lykkedes med at udvikle prædiktive første-principper tilgange til at undersøge præcise ultrahurtige processer i stof. Metoden, kaldet TDAP  (tidsafhængig ab initio-udbredelse), har til formål at give robuste dynamiske simuleringer af lys-inducerede, meget ikke-lineære fænomener, som er på atom- og molekylært niveau og forekommer inden for få femtosekunder (10 ^-15 sek.) eller endda attosekunder (10 ^-18 sek.). Grundlæggende interaktioner mellem forskellige frihedsgrader kan nu forstås mere præcist, udelukkende baseret på kvantemekaniske principper, ifølge forskerne. Resultaterne af forskningen er blevet offentliggjort i tidsskriftet Ultrafast Science og forventes at fremme en række yderligere udviklinger inden for beslægtede videnskabelige områder.

Holdet har brugt et årti på at udvide de første principper teoretiske metoder til modellering af dynamiske responser fra kvantematerialer til eksterne felter (f.eks. elektriske, magnetiske og laserfelter), som er af stor interesse i disse dage, men den detaljerede information er stadig ret begrænset . Generering og syntese af intense ultrakorte lysimpulser med et kontrolleret elektrisk felt og tilhørende faser giver en lovende rute til dynamisk at afkoble og manipulere de mikroskopiske interaktioner med en hidtil uset tidsopløsning. Derfor har de laser-inducerede ikke-ligevægtsfænomener tiltrukket sig opregnet opmærksomhed fra en bred vifte af videnskabelige områder.

Den teoretiske behandling af de tidsafhængige ikke-diabatiske fænomener induceret af laser er en formidabel udfordring på mange niveauer, lige fra beskrivelsen af ​​de exciterede tilstande til tidsudbredelsen af ​​de tilsvarende fysiske egenskaber. I TDAP behandles tidsdomæne kvanteudvikling af elektroniske tilstande med de klassiske tilnærmelser af nukleare bevægelser samtidigt, hvilket har muliggjort realtidssporing af koblet elektron-nuklear dynamik uden at skulle ty til forstyrrelsesteorien. Brugen af ​​numerisk atomorbital har givet fleksibilitet og troværdighed til at udføre højnøjagtige simuleringer i stor skala i en lang række kvantesystemer med moderate beregningsomkostninger.

Metoden er blevet anvendt til udforskning af stærk feltfysik og afkodning af omfattende information under de eksperimentelt detekterede signaler. Ved at sammenligne de teoretiske og eksperimentelle resultater er tilgangene blevet demonstreret effektive og effektive til behandling af ultrahurtige kvantedynamiske processer, der involverer komplekse interaktioner mellem fotoner, elektroner og fononer under laserexcitationsforhold. Udviklingen af ​​denne metode hjælper med at forstå den exciterede tilstandsdynamik inden for fotokatalyse, fotovoltaisk og optoelektronisk enhedsdesign, attosecond-pulssyntese og applikationer osv.   + Udforsk yderligere

Kvantefysik sætter en hastighedsgrænse for elektronik