Utrafast control of material physical properties represents a rapid developing field in condensed matter physics. Yet, accessing to the long-lived photoinduced electronic states is still in its early stage, especially with respect to an insulator to metal phase transition. Here, by combing transport measurement with ultrashort photoexcitation and coherent phonon spectroscopy, we report on photoinduced multistage phase transitions in Ta2NiSe5. Upon excitation by weak pulse intensity, the system is triggered to a short-lived state accompanied by a structural change. Further increasing the excitation intensity beyond a threshold, a photoinduced steady new state is achieved where the resistivity drops by more than four orders at temperature 50 K. This new state is thermally stable up to at least 350 K and exhibits the lattice structure different from any of the thermally accessible equilibrium states. Transmission electron microscopy reveals an in-chain Ta atom displacement in the photoinduced new structure phase. We also found that nano-sheet samples with the thickness less than the optical penetration depth are required for attaining a complete transition.
Floquet theory of photoinduced topological phase transitions in the organic salt $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ irradiated with elliptically polarized light
本文从理论上研究了在单轴压力下有机盐$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$中可能发生的光致拓扑相变。Floquet分析的驱动紧束缚模型，这种材料揭示了丰富的光致变化的能带结构，陈数，霍尔电导率照射下的椭圆偏振光。所得到的相图包含多种非平衡稳定相，例如，Floquet Chern绝缘子、Floquet半金属和Floquet正常绝缘子相。这一工作拓宽了光致拓扑相变研究的目标材料范围，并有助于物质中电子态的光学操纵研究的发展。
Traversing double-well potential energy surfaces: photoinduced concurrent intralayer and interlayer structural transitions in XTe2 (X=Mo, W)
操纵量子材料中的晶体结构和相应的电子性质为探索奇异物理和实际应用提供了机会。本文通过超快电子衍射、结构因子计算和TDDFT-MD模拟，报道了XTe_2（X=Mo，W）的Td和1 T '相的光致层内和层间同时发生的结构转变。伴随着剪切位移的层间结构转变，层内Peierls扭曲的超快抑制在0.3 ps内被证明，并归因于Mo-Mo（W-W）键拉伸。我们讨论了与层内和层间结构跃迁相关的多量子电子态的修改，如拓扑能带反转和高阶拓扑态。通过超快结构响应确定了XTe 2中的孪晶结构和层错。我们的工作在原子和飞秒时空尺度上阐明了光致层内和层间结构转变的途径。此外，层内和层间同时发生的结构转变揭示了激光激发下材料系统中所有双阱势能面（DWPES）的遍历，这可能是光激发驱动对称性工程领域的内在机制，超越了单一DWPES转变模型和有序-无序转变模型.
First-order kinetics bottleneck during photoinduced ultrafast insulator-metal transition in 3D orbitally-driven Peierls insulator CuIr$_{2}$S$_{4}$
尖晶石结构的CuIr $_{2}$ S $_{4}$化合物显示出相当不寻常的轨道驱动的三维Peierls类绝缘体-金属转变。由于亚稳态辐照诱导无序弱导电态的存在，低温超导破缺绝缘态特别有趣。本文利用全光超快多脉冲时间分辨光谱技术研究了强飞秒光脉冲辐照效应。我们发现，低T对称破缺态的结构相干性强烈抑制在亚皮秒的时间尺度上的阈值激发通量以上，导致在结构上不均匀的瞬态持续几十皮秒，然后恢复到低T无序弱导电状态。电子顺序示出了在显著较低的注量阈值下的瞬态间隙填充。这些数据表明，光诱导过渡到高T金属相的动力学是由一阶过渡成核动力学，防止完整的超快结构转变，即使当吸收的能量显着超过平衡焓差的高T金属相。与此相反，动态解耦的电子顺序是短暂的亚皮秒时间尺度上，而独立地抑制由于光诱导莫特过渡。
Predicted novel type of photoinduced topological phase transition accompanied by collision and collapse of Dirac-cone pair in organic salt $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$
自从在石墨烯中预言了Dirac-电子系统的光致拓扑相变以来，光致拓扑相变引起了广泛的研究兴趣。圆偏振光的应用在Dirac点处打开了一个能隙，通过打破时间反演对称性使系统成为拓扑非平凡的Chern绝缘体相。然而，大多数先前研究的二维狄拉克系统中的现象基本上是基于相同的物理机制，即，用圆偏振光在狄拉克电子带中产生能隙，缺乏物理上的多样性。本文从理论上预言了有机盐$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$中一种新型的伴随着带隙Dirac点碰撞和坍缩的光致拓扑相变。通过建立该化合物的Floquet理论，我们证明了椭圆偏振光的照射通过光致能带形变和能带坍缩引起Dirac点的碰撞，最终导致当椭圆轴相对于晶轴成特定角度时，从具有带隙Dirac锥的拓扑半金属到正常绝缘体的拓扑相变.我们认为，这种新的光致相变可以通过测量霍尔电导率的实验检测。本文的工作丰富了光致拓扑相变的基础物理，有助于这一快速发展的研究领域的发展。
Photoinduced two-step insulator-metal transition in Ti4O7 by ultrafast time-resolved optical reflectivity
我们报告的超快时间分辨光学反射率在Ti4 O 7的热载流子动力学的系统调查。我们发现了它的两步绝缘体-金属（I-M）相变的瞬态指示，即在Tc 1处发生从长程序双极化子低温绝缘（LI）相到无序双极化子高温绝缘（HI）相和在Tc 2处到自由载流子金属（M）相的两个相变。结果表明，随着泵浦能量密度的增加，光激发可以有效地降低Tc 1和Tc 2，从而实现I-M跃迁的光控制。我们解决的相图，提供了一个框架的光诱导的I-M转变，并有助于潜在的使用Ti4 O 7的光电和热电器件。
Evidence of a photoinduced non-thermal superconducting-to-normal-state phase transition in overdoped Bi$_{2}$Sr$_{2}$Ca$_{0.92}$Y$_{0.08}$Cu$_{2}$O$_{8+δ}$
在这里，我们报告了广泛的超快时间分辨反射率实验过掺杂的Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ Ca $_{1-x}$ Y $_x$ Cu $_{2}$ O $_{8+δ}$单晶（T $_C$ =78 K），旨在澄清的性质的超导到正常状态的光致相变。实验数据表明，缺乏的准粒子衰变时间发散所需的能量密度诱导这种相变，在T $_C$观察到的热驱动的相变，并在最近报道的光致电荷密度波和自旋密度波到金属相变的差异。我们的实验结果证实了超导态到正常态光致相变的非热特性。数据已被分析，使用一个特设开发的时间依赖的Rothwarf-Taylor模型，打开这个非平衡相变的顺序上的问题。
Photoinduced phase switching at a Mott insulator-to-metal transition
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Institute for Beam Physics and Technology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院束流物理与技术研究所）
Observation of photoinduced phase transition in phase-separated Pr$_{0.55}$(Ca$_{1-y}$Sr$_{y}$)$_{0.45}$MnO$_3$ thin films via x-ray photoemission spectroscopy
Dynamical phase transitions in the photodriven charge-ordered Dirac-electron system
以有机盐$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$为例，对电荷有序基态的Dirac-电子相互作用体系的光致相变和电荷动力学进行了理论研究.通过分析这种化合物的扩展哈伯德模型，使用基于含时薛定谔方程和Floquet理论的数值模拟相结合的方法，我们观察到连续的动态相变从电荷有序绝缘体到无隙狄拉克半金属，并最终到陈氏绝缘体相照射下的圆偏振光。这些相变的发生是圆偏振光的两个主要效应的结果，即，通过熔化电荷有序来关闭电荷间隙，通过破坏狄拉克点处的时间反演对称性来打开拓扑间隙。我们证明，这些光诱导现象是受驱动的相关狄拉克电子的电荷动力学。
Photoinduced orbital polarization and Jahn-Teller effect in RNiO$_3$
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Clausthal University of Technology（克劳斯塔尔工业大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）
Interchain coupling effects on photoinduced phase transitions between neutral and ionic phases in an extended Hubbard model with alternating potentials and an electron-lattice coupling
Real-time dynamics of the photoinduced topological state in organic conductor $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ under continuous-wave and pulse excitations
我们从理论上研究了最近用Floquet理论预测的有机导体$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$中光致拓扑相变到非平衡Floquet Chern绝缘体的实时动力学。利用紧束缚模型$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$，求解了含时薛定谔方程，得到了圆偏振光连续波和脉冲激发下的物理量随时间的演化.我们证明，对于连续波激发，陈数和霍尔电导率的时间曲线显示Floquet拓扑绝缘体的迹象。我们认为，霍尔电导率表现出一个缓慢的振荡，其频率对应于由Floquet带结构确定的光致直接间隙。在脉冲激发下，得到了瞬态激发谱，据此我们推测了脉冲辐照过程中Floquet带的形成和狄拉克点处的能隙开放。这种动态间隙的形成也表现为霍尔电导率的缓慢振荡分量;也就是说，它的频率随着时间的推移而增加，朝向脉冲峰值，在该脉冲峰值处，它几乎与光致直接间隙重合。实验结果的相关性进行了讨论。
Predicted photoinduced pair annihilation of emergent magnetic charges in the organic salt $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ irradiated by linearly polarized light
长期的实验尝试，以找到磁单极子（即，在三维空间中具有孤立磁荷的基本粒子）尚未成功，尽管自1931年狄拉克提出以来进行了大量的努力。粒子物理学家已经预言了两个符号相反的磁荷可能发生碰撞和对湮灭。然而，如果这种湮灭存在，它的实验观测将是困难的，因为它的能量尺度被预测为非常高（$\sim$ 10 $^{16}$ GeV）。在目前的工作中，我们理论上预测使用Floquet理论，一对轻微的带隙的Dirac锥带在弱电荷有序的有机导体$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$，这表现为磁荷在动量空间中具有相反的符号，表现出对湮灭线偏振光照射下。这种光致对湮灭是伴随着一个非拓扑相变的Floquet正常绝缘体相的对比，众所周知的圆偏振光诱导的拓扑相变的Floquet陈省身绝缘体相。我们讨论了$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$具有能够实现合适的实验条件（即，非共振条件）和提供所需交错位置电势的电荷有序状态，从而提供了可用于观察预测的对湮灭现象的材料的罕见实例。并对实验观测的可行性进行了讨论。
