物质中精确的超快动力学研究-

用于耦合电子和离子系统演进的rt-TDDFT方法的流程图。在这里，我们假设两个子系统具有相同的进化时间步长。图片来源：超快科学

由孟晟博士领导的来自北京的一组研究人员成功地开发了预测性第一原理方法，用于研究物质中的精确超快过程。该方法名为TDAP（瞬态从头开始传播），旨在为光诱导的高度非线性现象提供强大的动态模拟，这些现象在原子和分子水平上，发生在几飞秒内（10-15秒）甚至阿托秒（10-18秒）。根据研究人员的说法，不同自由度之间的基本相互作用现在可以更精确地理解，纯粹基于量子力学原理。该研究的结果已发表在《超快科学》杂志上，预计将促进相关科学领域的各种进一步发展。

该团队花了十年时间致力于将第一原理理论方法扩展到模拟量子材料对外部场（例如电场，磁场和激光场）的动态响应，这些场现在引起了人们的极大兴趣，但详细信息仍然相当有限。具有受控电场和相关相位的强烈超短光脉冲的产生和合成为以前所未有的时间分辨率动态解耦和操纵微观相互作用提供了一条有希望的途径。因此，激光诱导的非平衡现象引起了广泛科学领域的关注。

激光引起的瞬态非绝热现象的理论处理在许多层面上都是一个艰巨的挑战，从激发态的描述到相应物理性质的时间传播。在TDAP中，同时处理具有核运动经典近似的电子态的时域量子演化，这使得能够实时跟踪耦合的电子 - 核动力学，而不必诉诸微扰理论。数值原子轨道的使用提供了灵活性和可信度，可以在计算成本适中的各种量子系统中进行高精度，大规模的模拟。

该方法已应用于强场物理的探索，并解码实验检测到的信号下的大量信息。通过比较理论和实验结果，这些方法在激光激发条件下处理涉及光子，电子和声子之间复杂相互作用的超快量子动力学过程方面具有有效和高效的有效性。该方法的发展有助于了解光催化、光伏和光电器件设计、阿托秒脉冲合成和应用等领域的激发态动力学。