アト秒電子ダイナミクスの第一原理計算

阿秒电子动力学第一性原理计算

基本信息

批准号：
14J01511
负责人：
佐藤駿丞
金额：
$ 1.96万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01511/
关键词：
アト秒科学第一原理計算非線形光学超短パルスレーザー加工

项目摘要

平成28年度は、高強度・超短パルス光と物質の相互作用によっておこる極限的な非線形現象を微視的に理解するための理論的解析を行い、特に次の研究で成果があった。(i)高強度フェムト秒レーザーが誘電体に誘起する超高速光学特性変化の第一原理計算この研究では、国外の実験グループとの共同研究により、高強度なフェムト秒パルスレーザーが引き起こす誘電体の超高速な光学特性の変化を調べた。特に、ダイアモンド薄膜に対する実験結果の理論解析においては、第一原理計算によって実験で観測される超高速光学特性変化を定量的によく再現することに成功した。さらに、ダイアモンドにおける超高速光学特性変化の微視的起源を明らかにするため、理論計により得られた情報をの詳細な解析を進めた。その結果、実験で観測された超高速な光学特性の変化は、高強度フェムト秒レーザーがダイアモンドの特定のバンド構造に引き起こすバンド内遷移(intra-band transition)に起因する動的Franz-Keldysh効果であることを明らかとなった。この成果は、論文"Attosecond dynamical Franz-Keldysh effect in polycrystalline diamond", Science 353, 916 (2016) としてScience誌から発表されている。また、さらにこの共同研究を発展させ、異なる物質・条件の下での超高速光学特性変化を実験と理論の両面から調べることにより、高強度超短パルスが引き起こすバンド内遷移、及びバンド間遷移(inter-band transition)からの異なる寄与の両方が超高速光学特性変化に対して重要な役割を果たすことが明らかとなってきた。

2016财年，我们进行了理论分析，从微观上理解高强度、超短脉冲光与物质相互作用引起的极端非线性现象，以下研究成果尤为成功。（i）高强度飞秒激光在介电材料中引起的超快光学性能变化的第一性原理计算我们研究了光学性能的超快变化。特别是，在金刚石薄膜实验结果的理论分析中，我们成功地定量再现了利用第一性原理计算实验观察到的超快光学特性变化。此外，为了阐明金刚石超快光学特性变化的微观起源，我们对从理论测量中获得的信息进行了详细分析。由此，实验中观察到的超快光学性质变化是由于高强度飞秒激光在金刚石的特定能带结构中引起的带内跃迁引起的动态弗朗兹-凯尔迪什效应导致的一件事变得清晰起来。该成果以论文《多晶金刚石中的阿秒动力学弗朗茨-凯尔迪什效应》发表在《科学》杂志上，《科学》353, 916 (2016)。此外，通过进一步开展这项联合研究，从实验和理论的角度研究不同材料和条件下的超快光学性质变化，我们将研究高强度超短脉冲引起的带内跃迁和带间跃迁（已经明确的是，带间跃迁的两种不同贡献在超快光学特性变化中发挥着重要作用。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ETH Zurich(スイス)

苏黎世联邦理工学院（瑞士）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

politecnico di milano(イタリア)

米兰理工大学（意大利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Attosecond nonlinear polarization and light-matter energy transfer in solids

固体中的阿秒非线性偏振和光物质能量转移

DOI：
10.1038/nature17650
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
64.8
作者：
A. Sommer; E.M. Bothschafter; S.A. Sato; C. Jakubeit; T. Latka; O. Razskazovskaya; H. Fattahi; M. Jobst; W. Schweinberger; V. Shirvanyan; V.S. Yakovlev; R. Kienberger; K. Yabana; N. Karpowicz; M. Schultze; F. Krausz
通讯作者：
F. Krausz

TDDFT simulation for nonlinear interactions of extremely intense laser pulses with dielectrics

TDDFT 模拟极强激光脉冲与电介质的非线性相互作用