Direct measurement of non-equilibrium phonon occupations in femtosecond laser heated Au films
利用超快电子衍射技术研究了飞秒激光激发的单晶金薄膜中声子布居的时间演化。从Debye-Waller因子的时间依赖性中，我们提取了一个4.7 ps的时间常数，用于均方原子位移的增加。我们表明，从漫散射强度的增加，在Au面心立方布里渊区的X和K点附近的声子模式的人口增长的时间尺度为2.3和2.9 ps，分别比德拜-沃勒平均快。我们发现，热化继续在最初的非平衡声子分布后10 ps。所观察到的动量依赖的时间尺度的声子种群是在对比通常在两个温度模型中预测。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of charge separation in an organic light harvesting system by femtosecond time-resolved XPS
在自由电子激光闪光灯下，利用飞秒时间分辨X射线光电子能谱（TR-XPS）研究了有机捕光系统中光-荷转换的超快动力学过程.这种新的实验技术提供了网站特定的信息，电荷分离，并使自由电荷载流子的生成动力学监测其自然的时间尺度上，在这里适用于模型的供体-受体系统铜酞菁：C $_{60}$。一个以前未观察到的通道激子解离成移动载流子的确定，提供了第一个直接的，实时表征的时间尺度和效率的电荷产生从低能量的电荷转移状态在有机异质结。这些发现有力地支持了新的认识，即即使是从能量上不利的激子态中分离电荷也有显着的贡献，这表明了有机异质结中光捕获的新选择。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Néel-Vector Switching and THz Spin-Wave Excitation in Mn$_2$Au due to Femtosecond Spin-Transfer Torques
本文通过飞秒激光诱导的自旋极化热电子电流施加自旋转移力矩，在几皮秒内实现Mn$_2$Au的Néel矢量翻转，并激发高达数THz的自旋波，为反铁磁自旋电子器件的超快操控提供了新途径。
2023-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond X-ray magnetic circular dichroism absorption spectroscopy at an X-ray free electron laser
利用X射线自由电子激光的X射线磁性圆二色光谱，证明了在Fe L $_{3,2}$ -边缘的光谱。这种新的超快的时间分辨能力，然后施加到一个全光磁开关动力学的Fe和Gd磁性亚晶格在GdFeCo薄膜的磁化补偿温度以上的通量依赖的研究。在磁开关频率处，我们证实了瞬态类铁磁态的存在。动态的时间尺度，但是，比以前观察到的磁化补偿温度以下。以上和以下的开关通量范围内，我们观察到二次退磁约5 ps的时间尺度。这表明自旋热化需要超过5 ps的时间。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved observation of band-gap shrinking and electron-lattice thermalization within X-ray excited gallium arsenide
固体的飞秒X射线辐照激发高能光电子，其在几百飞秒的时间尺度上热化。热化的电子与晶格交换能量并将其加热。到目前为止，X射线自由电子激光的实验已经揭示了电子热化的细节。在这项工作中，我们表明，在GaAs的飞秒X射线脉冲照射的瞬态光反射率测量的数据可以用来遵循电子晶格弛豫高达几十皮秒。一个专门的理论框架，我们解释了迄今无法解释的反射率过冲的带隙收缩的结果。我们还获得了电子晶格热化的时间尺度的预测，在几个电子伏特的温度制度的导带电子发起。然后，导带和价带载流子是强非等温的。所提出的方案具有普遍适用性，可以促进对X射线激发的窄带隙半导体内弛豫的进一步研究。
2015-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-fast magnetization manipulation using single femtosecond light and hot-electrons pulse
电流感生磁化调控是自旋电子学应用的关键问题。因此，在皮秒时间尺度上用单个电子脉冲确定性地切换磁化是超快自旋电子学未来发展的重要一步。在这里，我们研究了工程Gdx[FeCo]1-x基结构的超快磁化动力学，以比较飞秒激光和热电子脉冲的效果。我们表明，一个单一的飞秒热电子脉冲允许一个确定性的磁化反转，无论是富Gd和富FeCo合金类似的飞秒激光脉冲。此外，我们表明，这种操纵垂直磁化膜的限制因素来自多畴形成由于偶极相互作用。通过在不同的磁场下进行时间分辨测量，我们证明了光和热电子激发下观察到相同的磁化动力学，并且在5 ps内发生完全的磁化反转。由于热电子在到达GdFeCo磁性层之前的弹道输运，超快电流诱导磁化操纵的能量效率被优化。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Directly observing atomic-scale relaxations of a glass forming liquid using femtosecond X-ray photon correlation spectroscopy
本文利用XFEL飞秒X射线脉冲与分束延迟系统，通过XPCS在亚皮秒时间尺度上直接观测了Ge15Te85玻璃形成液体的原子尺度弛豫与完全退关联，为脆性液体行为提供了直接证据。
2024-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond photo-induced displacive phase transition in Sb$_{2}$Te (group 2) phase-change material
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；University of Toronto（多伦多大学）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）
该研究利用超快电子衍射与飞秒和频光谱揭示结晶Sb₂Te在光激发后约300 fs和2 ps的非热结构动力学，为第2类PCM的飞秒节能RESET切换提供依据。
2025-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Field-driven femtosecond magnetization dynamics induced by ultrastrong coupling to THz transients
利用飞秒激光控制超快磁化动力学在基础科学和工业上都引起了极大的兴趣，因为它有可能以前所未有的速度实现磁畴开关。在这里，我们报告的实验说明了超强的和完全相干的光物质耦合的高场单周期太赫兹瞬态的铁磁薄膜中的磁化矢量。我们可以想象磁化动力学，它发生在太赫兹激光周期的时间尺度上，比电子对外部磁场的自然进动响应快两个数量级，由拉莫尔频率给出。我们表明，对于一个特定的散射几何形状的强相干光耦合可以在一个重整化的朗道Lifshitz方程的框架内描述。除了从根本上对超快磁化动力学的新见解外，相干相互作用还允许检索复杂的时频磁特性，并指出数据存储技术中的新机会，以实现更高的存储速度。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of ultrafast demagnetization rate and Gilbert damping driven by femtosecond laser-induced spin currents in Fe81Ga19/Ir20Mn80 bilayers
在自旋电子学应用中，超快自旋动力学必须通过飞秒激光辐射控制在飞秒（fs）时间尺度。在这样的超快时间尺度下，应考虑吉尔伯特阻尼因子α对超快退磁时间的影响。在以前的探索这两个参数之间的关系，它被发现，基于局域自旋翻转散射模型的理论计算与实验结果不一致。在Fe_（81）Ga_（19）（FeGa）/Ir_（20）Mn_（80）（IrMn）双层膜中，α的非常规IrMn厚度依赖性是由从铁磁（FM）FeGa层到反铁磁（AFM）IrMn层的自旋电流和从AFM层到FM层的自旋电流之间的竞争引起的.更重要的是，我们建立了超快去磁速率的变化与自旋电流通过界面自旋化学势引起的吉尔伯特阻尼增强之间的比例关系。我们的工作为超快光生自旋电流主导系统中的超快退磁时间和Gilbert阻尼之间的联系搭建了一座桥梁，不仅解释了τ M与α关系的实验和理论结果之间的不一致，而且为超快自旋动力学提供了进一步的认识.
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of charge density waves in 4Hb-TaSe2 probed by femtosecond electron diffraction
利用飞秒电子衍射研究了4 Hb-TaSe 2晶体光致公度-非公度电荷密度波（CDW）相变的动力学过程。在微扰制度的CDW改革的150 ps的时间尺度，这是两个数量级慢于其他过渡金属dichalcogenides。我们把这归因于携带T层的CDW之间的弱耦合，从而证明了CDW存在的三维性的重要性。随着光激发强度的增加，相变呈现二级特征，而在热平衡中则呈现一级特征。
2012-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic mechanism of sub-100-fs demagnetization induced by a femtosecond light pulse
Adam Mickiewicz University in Poznań（波兹南亚当·密茨凯维奇大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；European XFEL GmbH（欧洲X射线自由电子激光有限公司）；Elettra-Sincrotrone Trieste S.C.p.A（的里雅斯特 Elettra-同步辐射研究中心）；University of Hamburg（汉堡大学）；TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格工业大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）
研究通过理论分析探讨了在超短时间尺度上由光脉冲诱导的去磁过程，发现电子系统的激发和电子在磁敏感带内的重新分布是亚100飞秒范围内磁化损失的主要原因，为实现高精度的辐射驱动磁化控制奠定了基础。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.atom-ph
Femtosecond control of electric currents at the interfaces of metallic ferromagnetic heterostructures
在电子设备的操作中不仅利用电子的电荷而且利用电子的自旋的想法导致了自旋电子学的发展，引起了信息存储和处理方式的革命。一个新的进展将是利用飞秒激光脉冲发展超快自旋电子学。采用太赫兹（10 $^{12}$ Hz）发射光谱，我们证明了在飞秒时间尺度的金属铁磁异质结构的界面处的自旋极化电流的光产生。光电流的方向由圆偏振光的螺旋度控制。这些结果为在前所未有的太赫兹领域实现自旋电子学开辟了新的机会，并为磁的全光控制提供了新的见解。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Ultrafast Demagnetization to Ultrafast Spintronics : a 30 years story
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS, Institut Jean Lamour（法国国家科学研究中心，让·拉穆尔研究所）；Department of Physics, Freie Universität Berlin（柏林自由大学物理系）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）
研究通过超快消磁现象揭示自旋系统中角动量转移机制，推动自旋电子学发展，提出单脉冲全光学开关等突破性成果。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Femtosecond Spin and Charge Dynamics with EUV T-MOKE Spectroscopy
本文指出EUV波段MOKE的谱分辨分析可能引起误解，通过实验测定介电张量发现非平衡激发会导致复平面中介电张量非对角元素旋转，使磁光不对称性表现出与磁性无关的时间依赖行为，并以Ni为例为未来分析提供指导。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast x-ray probes of dynamics in solids
我们理解和利用周围世界的能力的进步一直依赖于探测和操纵材料特性的先进工具的发展。X射线物质相互作用在现代固态材料理论的发展中发挥了关键作用，该理论已经持续了一个多世纪。越来越亮的X射线源的发展促进了越来越灵敏的X射线散射和光谱测量，这些测量不仅能够探测晶格结构，还能够探测复杂材料中的元素激发光谱。固体的电子、磁性和热性质的相互作用往往与原子分离的长度尺度和从飞秒到皮秒的时间尺度相关联。因此，来自\gls*{XFEL}的短波长飞秒脉冲提供了前所未有的机会，可以在这些过程的自然长度尺度和时间尺度上探测和了解材料特性。本章回顾了一些典型的\gls*{XFEL}为基础的实验晶格和电子动力学，以及它们的微观相互作用附近和平衡。最后，我们简要讨论了高通量和短脉冲持续时间相结合的新形式的光谱学，并展望了该领域将如何在未来发展。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Two types of all-optical magnetization switching mechanisms using femtosecond laser pulses
在没有外部磁场的情况下的磁化操纵是一个非常感兴趣的话题，因为许多新的物理现象需要被理解，并且可以想象有前途的新应用。前沿实验表明，利用超短偏振激光脉冲可以改变磁性薄膜的磁化强度。2007年，人们首次观察到GdFeCo合金薄膜的磁化翻转是螺旋度相关的，后来在相同的材料上也证明了螺旋度无关的翻转。最近，全光开关也已被发现的磁性材料（亚铁磁，铁磁薄膜和颗粒状纳米结构），其中的理论模型解释GdFeCo薄膜开关似乎并不适用，从而质疑全光开关的微观起源的独特性。在这里，我们表明，可以区分两种不同的全光开关机制，“单脉冲”开关和“累积”开关过程，其丰富的微观起源进行了讨论。我们证明，后者是一个两步机制;热驱动的退磁，然后由螺旋度相关的再磁化。这是通过全电和时间依赖的调查亚铁磁和铁磁霍尔交叉通过异常霍尔效应的全光开关，使探测不同的时间尺度上的全光开关。
2016-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Solution-phase single-particle spectroscopy for probing multi-polaronic dynamics in quantum emitters at femtosecond resolution
该研究开发了结合光子相关检测的溶液相单粒子泵浦-探测光谱技术，在飞秒分辨率下探测二维六方氮化硼单量子发射体的动力学，可视化了单缺陷层面的电声耦合并发现多电子激发加速极化子形成，为量子信息应用提供了超快光谱学框架。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Using ultrashort optical pulses to couple ferroelectric and ferromagnetic order in an oxide heterostructure
利用时间分辨二次谐波（SHG）技术研究铁电/铁磁氧化物异质结构，实现了超快时间尺度上电磁序耦合的全光检测和控制.我们利用飞秒光脉冲改变Ba $_{0.1}$ Sr $_{0.9}$ TiO $_{3}$（BSTO）/La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LCMO）异质结的自旋取向，并利用二次谐波选择性地探测铁电响应。在这种异质结构中，泵浦脉冲光激发LCMO中的非平衡准粒子，这些准粒子在几十皮秒的时间尺度上经历自旋晶格弛豫之前与声子快速相互作用。这减少了LCMO中的自旋-自旋相互作用，通过磁致伸缩对BSTO施加应力。然后，这通过压电效应在比从LCMO到BSTO的激光诱导热扩散快得多的时间尺度上修改FE极化。因此，我们已经证明了超快间接磁电效应介导的FE/FM异质结构通过弹性耦合，与时间尺度主要由自旋晶格弛豫FM层。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear spin and orbital Rashba-Edelstein effects induced by a femtosecond laser pulse: Simulations for Au(001)
本研究通过紧束缚模型模拟飞秒激光脉冲在Au(001)表面诱导的非线性自旋和轨道Edelstein效应，揭示两者响应差异及伴随的霍尔效应，为自旋电子学器件设计提供指导。
2025-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-resolved ultrafast spin reorientation dynamics in ferrimagnetic DyCo$_5$
Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie（马克斯·玻恩非线性光学和超快光谱学研究所）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光设施）；Technische Universität Berlin, Institut für Optik und Atomare Physik（柏林工业大学光学与原子物理研究所）
研究亚铁磁性DyCo$_5$中超快自旋重取向动力学，结合极紫外光谱范围极化与横向磁光克尔效应测量，辅以可见光MOKE测量，量化飞秒激光激发后磁化矢量取向，确定瞬态自旋重取向特征时间尺度。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-driven femtosecond dynamics of excitons in crystalline pentacene from first principles
该研究提出第一性原理方法探究并五苯的激子弛豫路径，发现飞秒尺度带内跃迁主导非辐射弛豫，阐明了激子传播与晶体各向异性等的关联，为分子晶体激子研究提供框架。
2023-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Separating pairing from quantum phase coherence dynamics above the superconducting transition by femtosecond spectroscopy
在经典超导体中，在向超导态转变时，伴随着配对，同时出现了能隙和相位相干。在高温超导体中，配对和相位相干可能是不同的独立过程，这导致了对它们单独表现形式的密集实验研究，但迄今为止没有成功。使用飞秒光谱的方法，我们现在表明，它是可能的，以清楚地分开的超导配对振幅的波动动力学从临界转变温度以上的相位弛豫。通过建立THz光谱测量的超流密度与超导光泵探测响应在宽温度范围内的密切对应关系，我们发现在不同掺杂的Bi_{2} Sr_{2} CaCu_{2} O_{8+δ}晶体中，对隙振幅单调地延伸到T_{c}之外，而相位相干性表现出明显的幂律发散，即T \rightarrow T_{c}，从而第一次表明相位相干性和间隙形成是发生在不同时间尺度上的不同过程。
2014-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Faster chiral versus collinear magnetic order recovery after optical excitation revealed by femtosecond XUV scattering
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Graduate School of Excellence Materials Science in Mainz（美因茨材料科学卓越研究生院）；Universität Siegen（锡根大学）；Peter Grünberg Institute and Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich and JARA（于利希研究中心彼得·格林伯格研究所与先进模拟研究所及JARA）；Elettra-Sincrotrone Trieste（的里雅斯特 Elettra 同步辐射中心）；Institut Jean Lamour, UMR CNRS 7198, Université de Lorraine（洛林大学让·拉缪尔研究所）；Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学）
本研究通过飞秒XUV散射实验发现，光激发后手性磁序的恢复快于共线磁序，并归因于畴壁内横向磁化涨落的减少。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond laser micromachining of diamond: current research status, applications and challenges
超快飞秒（fs）激光器提供了一个独特的技术机会，以精确和有效地微加工材料，同时由于短脉冲持续时间、高激光强度和聚焦的光能在比热扩散到光束焦点周围区域的速率更短的时间尺度上传递而提供的到大部分工作材料中的热传递减少，热损伤最小。为了提高金刚石的加工质量，缩短加工时间，提高金刚石复杂图形加工的灵活性，人们对快速切削技术的需求日益增加。本文综述了飞秒激光技术在金刚石微细加工中的应用研究进展。详细讨论了激光技术对金刚石的精密微加工，重点讨论了飞秒激光辐照系统的使用及其特性，激光与各种类型金刚石的相互作用，辐照样品的加工和随后的后处理，以及适当的样品表征方法。最后，讨论了飞秒激光微加工的应用领域，并指出了飞秒激光微加工面临的挑战和未来的研究前景。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
High-frequency magnon excitation due to femtosecond spin-transfer torques
飞秒激光脉冲可以引起超快退磁，同时产生热电子自旋流的爆发。在三层自旋阀由两个金属铁磁层由一个隔离层，热电子自旋电流激发的超短激光脉冲从第一铁磁层传播通过间隔到达第二磁性层。当两个磁性层的磁化非共线时，该自旋电流对第二铁磁体中的磁矩施加转矩。由于这一扭矩仅在亚ps时间尺度内起作用，它激发了相干高频磁振子，如最近在实验中所证明的。在这里，我们使用超扩散输运模型计算热电子自旋电流的时间形状，并通过原子自旋动力学模拟来模拟磁系统对所产生的超短自旋转移力矩脉冲的响应。我们的研究结果证实，作用的自旋电流脉冲是足够短的激发磁振子的频率超过1太赫兹，电流引起的自旋转移力矩的频率范围达不到。我们证明了在激光激发后的第一个皮秒期间形成的厚度相关的自旋驻波。此外，我们改变自旋转移矩的穿透深度，以揭示其对激发磁振子的影响。我们的模拟清楚地显示了具有短波长的磁振子已经对在1 nm范围内的穿透深度的抑制效果，证实了报告穿透深度低于$2\, {\rm nm}$的实验结果。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and ultrafast energy flow between electrons, spins, and phonons in a 3d ferromagnet
铁磁体中磁序的超快动力学是由电子、磁和晶格自由度之间的相互作用决定的。为了获得超快退磁的微观理解，需要所有三个子系统的响应信息。然而，对退磁和微观能量流的一致描述仍然缺失。在这里，我们结合了飞秒电子衍射研究的超快晶格响应的镍激光激发与从头计算的电子-声子相互作用和能量守恒的原子自旋动力学模拟。我们的模型与观察到的晶格动力学和以前报道的电子和磁化动力学是一致的。我们的方法表明，自旋系统是占主导地位的热沉在最初的几百飞秒，并意味着一个瞬态的非热状态的自旋。我们的研究结果提供了一个清晰的图片之间的微观能量流的电子，磁和晶格自由度的超快时间尺度，并构成了理论描述的退磁是一致的所有三个子系统的动力学的基础。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Competing Contributions of Charge Carriers, Excitons, and Defects to the Non-Equilibrium Optical Properties of ZnO
由于其宽的带隙和高的载流子迁移率，ZnO是一种有吸引力的材料，用于光捕获和光电应用。然而，它的功能效率，是强烈的影响缺陷相关的间隙状态，打开外在的衰减通道和修改弛豫时间尺度。因此，几乎每个ZnO样品的行为都不同，导致无法重现甚至相互矛盾的观察结果。在这里，一组互补的时间分辨光谱被施加到两个不同的缺陷密度的ZnO样品解开的竞争贡献的载流子，激子，和缺陷的非平衡动力学光激发后：时间分辨光致发光，激发态传输，和电子和频产生。值得注意的是，缺陷影响ZnO的瞬态光学性质跨越超过八个数量级的时间，开始与正常占用的缺陷状态的飞秒时间尺度上的光耗尽，然后由竞争的自由激子发射和激子捕获在缺陷的位置在皮秒内，缺陷束缚和自由激子的纳秒时间尺度上的光致发光，并深深地被困的孔微秒的寿命。这些发现不仅提供了ZnO中电荷和激子弛豫途径的第一个全面的图像，而且还揭示了这种具有挑战性的材料中先前相互矛盾的观察结果的微观起源，从而提供了克服困难的方法。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Driving Force of Ultrafast Magnetization Dynamics
用超短激光脉冲照射铁磁材料会导致飞秒时间尺度上的退磁。我们实现Elliott-Yafet型自旋翻转散射，介导的电子-电子和电子-声子碰撞，到一个自旋分辨玻尔兹曼方程的框架。考虑到三个相互耦合的水库，（i）自旋电子，（ii）自旋电子和（iii）声子，我们跟踪非平衡电子分布期间和之后的激光激发。我们确定的驱动力为超快磁化动力学的电子子系统之间的温度和化学势的平衡。这一原理可以用来很容易地预测在超短激光照射在任何材料的磁化淬灭的最大值，我们显示的例子3d-铁磁镍。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Hydroxide Mobility in Aqueous Systems: Ab Initio Accuracy with Millisecond Timescales
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS（弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所）
本研究提出结合从头算分子动力学、力场系综平均与晶格蒙特卡洛的多尺度模拟方法，在保证近从头算精度的同时将氢氧根输运模拟拓展至毫秒尺度，仅需单条AIMD轨迹即可预测不同浓度氢氧根电导率，为能源材料相关研究提供高效工具。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Ultrafast Demagnetization through Femtosecond Generation of Non-thermal Magnons
本文提出从头参数化的（N+2）温度模型，揭示超快激光在铁中产生非热磁振子并导致200飞秒内显著退磁，证明三温度模型高估退磁且需超越传统LLG自旋动力学描述。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling of ultrafast X-ray induced magnetization dynamics in magnetic multilayer systems
在这项工作中，我们最近开发的模拟工具，使纳米级的描述电子过程中的X射线照射的铁磁材料的建模结果报告。利用这一工具，我们研究了Co/Pt多层膜系统在M边超快极紫外脉冲（光子能量$\sim$ 60 eV）辐照下的响应。它以前在费米自由电子激光设施，使用磁小角X射线散射技术进行了实验研究。我们的模拟表明，从钴的磁散射信号减少飞秒时间尺度上由于电子的激发，弛豫和运输过程中的钴和铂层，以下的趋势在实验数据中观察到的。电子过程的主导作用的X射线引起的退磁在制度下的结构损伤阈值的确认是一个步骤，定量控制和操纵的X射线引起的磁过程的飞秒时间尺度。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Real-time imaging of acoustic waves in bulk materials with X-ray microscopy
材料建模和加工需要实验来可视化和量化外部激励如何驱动深层地下结构和缺陷的演变，这些结构和缺陷决定了材料的性能。如今，使用基于X射线衍射的成像，在几分钟到几小时内定期获得晶体结构的~100 nm分辨率的3D电影。我们提出了一种X射线显微镜，它将时间分辨率提高到<100飞秒，甚至可以从单个X射线脉冲获得图像。利用这一点，我们解决了18公里/秒的声波在毫米大小的金刚石晶体的传播，并演示了机械能热从皮秒到微秒的时间尺度。我们的方法在超快时间尺度上解锁了大量具有复杂结构动力学的材料现象的新实验。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toward precise simulations of the coupled ultrafast dynamics of electrons and atomic vibrations in materials
超快光谱可以在短时间尺度上获得电子和原子核的动力学，从而揭示材料中的非平衡现象。然而，解释这些实验的精确计算的发展已经落后，因为广泛采用的模拟方案仅限于亚皮秒时间尺度或采用缺乏定量准确性的简化相互作用。在这里，我们展示了一种精确的方法来获得非平衡电子和原子振动（声子）的时间依赖的人口高达几十皮秒，与飞秒的时间分辨率。结合第一性原理电子-声子和声子-声子相互作用与并行数值方案的时间步长耦合电子和声子玻尔兹曼方程，我们的方法提供了前所未有的微观洞察激发材料中的散射机制。以石墨烯为例，我们演示了超快电子和声子动力学、瞬态光吸收、结构快照和扩散X射线散射的计算。我们的第一性原理方法为材料中超快动力学的定量原子模拟铺平了道路。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic interfacial effects in ultrathin ferromagnetic bilayers
该研究结合 TR-MOKE 测量与 μT 模拟，揭示 Co/Py 超薄双层膜在 fs 与 ns 尺度下界面耦合由解耦退磁转向协同进动的动态机制。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Radiative Heat Transfer
导电材料中的光吸收产生其传导电子的加热，随后在皮秒内弛豫成声子，随后在较长的时间尺度上扩散到周围介质中。这种传统的光学加热图像由辐射冷却补充，辐射冷却通常以更低的速度发生，仅与保持在真空中或极端热隔离条件下的结构相关。在这里，我们揭示了相邻的等离子体支持石墨烯纳米结构之间的超快辐射冷却制度，其中非接触式热传递成为一个主导渠道。我们预测，沉积在石墨烯盘上的电子热能的>50%可以在飞秒时间尺度内转移到相邻的纳米岛。这种现象是由掺杂的石墨烯所显示的低电子热容和大等离子体场浓度的组合促进的。类似的效应应该发生在其他范德华材料，从而打开了一个未探索的途径，以有效的热管理的纳米结构。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlations drive the attosecond response of strongly-correlated insulators
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LIDYL（镱激光与超快动力学实验室）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire de Chimie Physique - Matière et Rayonnement, LCPMR（物理化学物质与辐射实验室）；CY Cergy Paris Université（塞吉-巴黎CY大学）；Department of Chemistry, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校化学系）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普结构动力学研究所）；Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心自由电子激光科学中心）；Center for Computational Quantum Physics (CCQ), The Flatiron Institute（平顿研究院计算量子物理中心）
研究人员通过阿秒分辨实验结合含时从头算计算，揭示了强关联绝缘体氧化镍的光诱导响应由激光驱动的电子关联猝灭主导，首次直接测量到NiO中Hubbard U重整化的时间尺度。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optically-triggered strain-driven Néel vector manipulation in a metallic antiferromagnet
无杂散场、对外部磁场不敏感以及超快动力学特性使得反铁磁体成为自旋电子器件中有希望的有源元件候选者。在这里，我们展示了操纵的Néel矢量的金属共线反铁磁体Mn $_2$ Au相结合的应变和飞秒激光激发。沿两个面内易轴中的任一个施加拉伸应变，并通过飞秒脉冲的训练局部激发样品，我们沿着由施加的应变控制的方向对准Néel矢量。对激光能量密度和应变的依赖性表明，对齐是90 $^{\mathrm{o}}$畴壁的光触发脱钉和它们在自由能梯度方向上的滑动的结果，由磁弹性耦合支配。由此产生的可切换状态在室温下是稳定的，并且对磁场不敏感。这样的方法可以提供实现具有皮秒范围内的切换时间尺度的鲁棒高密度存储器设备的方式。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast simultaneous manipulation of multiple ferroic orders through nonlinear phonon excitation
本研究通过非线性声子激发在BiFeO₃中实现铁电与反铁磁序的同时超快调控，揭示其耦合机制，为多铁性序调控及超短时间尺度动力学研究提供新途径。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous spin dynamics after dual optical excitation
本文通过双飞秒脉冲光激发实验发现铜中自旋不平衡衰减时间增加约2.5倍，证明双光激发可超越能级占据改变电子动力学，为超快自旋电子学提供新途径。
2025-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
