First principles investigation on optical-control of electronic structure

电子结构光控第一性原理研究

• 批准号: 20K14382
• 负责人: 佐藤 駿丞
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14382/
• 关键词: 超高速現象; アト秒物理; 非線形光学; 第一原理計算; 超高速現; 光物性; 時間依存密度汎関数理論

我々は、時間依存密度汎関数理論(TDDFT)に基づく第一原理計算により、高強度な光が固体中に駆動する微視的な電子ダイナミクスを解析している。当該年度は、実験グループとの共同研究により、2次元物質であるMoSe2に対してアト秒過渡吸収分光を行うことで超高速電子ダイナミクスを調べた。TDDFT計算により過渡吸収スペクトルを解析したところ、異なる元素に対応する吸収端において定性的に異なる応答が起こることが明らかとなった。さらに微視的な解析を進めたところ、Se原子の吸収端の過渡光学応答は独立粒子的な応答が支配的であるのに対し、Mo原子の吸収端の過渡光学応答は集団運動的な応答が支配的であることが分かり、これらの質的に異なる現象が同じ時間スケールで共存していることが明らかとなった。当該年度はさらに、量子マスター方程式を用いた電子ダイナミクス計算を用いて、テラヘルツ(THz)領域におけるグラフェンからの高次高調波発生の微視的機構を解析した。その結果、従来の熱力学的模型に基づく理解を超えて、THz電場の下での非平衡定常状態が高次高調波発生において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに、THz光と中赤外(MIR)光を組み合わせることでグラフェンからの高次高調波発生を増強するための理論的研究を行った。その結果、THz光とMIR光の非線形結合によって高調波発生を増強あるいは抑制する微視的機構があることが明らかとなった。

We propose a time-dependent density domain theory (TDDFT) based on first-principles calculations for the analysis of electron motion in Weishi app with high intensity light in solids. In this year's joint research, the second dimensional material MoSe2 is used to adjust the absorption spectrum of ultra-high-speed electrons. TDDFT calculation is based on the analysis of absorption and differentiation of elements. The analysis of Weishi app, Se atom absorption end transition optical response independent particle control, Mo atom absorption end transition optical response collective motion control, Mo atom absorption end transition optical response different phenomenon with time, blue shift. When the year is over, the quantum equation is used to calculate the electron density and the structure of the Weishi app is analyzed in the THz domain. The results show that the thermodynamic model of the future is based on the understanding of the non-equilibrium steady state under the THz electric field, and the generation of high-order high-frequency waves is important. The research on the theory of THz light and MIR light combination is carried out. As a result, the non-linear combination of THz light and MIR light increases the intensity of high-frequency wave emission and suppresses the mechanism of Weishi app.

项目成果

チューリッヒ工科大(スイス)

苏黎世理工大学（瑞士）

Floquet states in dissipative open quantum systems

• DOI: 10.1088/1361-6455/abb127
• 发表时间: 2020-11-28
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Sato, S. A.;De Giovannini, U.;Rubio, A.
• 通讯作者: Rubio, A.

ミラノ工科大(イタリア)

米兰理工大学（意大利）

固体MgF2におけるアト秒励起子ダイナミクスの理論的解析

固体MgF2中阿秒激子动力学的理论分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤駿丞;Matteo Lucchini;Giacinto D. Lucarelli;Bruno Moio;Gian Luca Dolso;Giacomo Inzani;Rocio Borrego-Varillas;Fabio Frassetto;Luca Poletto;Hannes Hubener;Umberto De Giovannini;Mauro Nisoli;Angel Rubio
• 通讯作者: Angel Rubio

Terahertz-induced high-order harmonic generation and nonlinear charge transport in graphene

• DOI: 10.1103/physrevb.106.024313
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Wen-Hao Mao;Á. Rubio;S. A. Sato