Ultrafast nonadiabatic phonon renormalization in photoexcited single-layer MoS$_2$
本文结合从头算含时Boltzmann方程和多体声子自能计算，研究了光激发单层MoS$_2$中动量与模式分辨的非绝热声子重整化，揭示了多谷拓扑主导的各向异性热化路径及声子反常演化，为定制电声子弛豫通道提供指导。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Nonequilibrium Dynamics in Two-dimensional Quantum Spin-Hall Materials
我们发展了支持多种拓扑态的单层量子自旋霍尔绝缘体中的非平衡超快光子学的理论框架。在这些材料中，普遍存在的飞秒尺度的强光-物质相互作用导致非绝热量子动力学，导致拓扑相关的非线性光电输运现象。我们研究了驱动拓扑狄拉克费米子与强超短光脉冲相互作用的机制，并揭示了各种实验上可获得的物理量，这些物理量从高次谐波产生的光谱中编码了量子材料的拓扑电子态的指纹。我们的工作为实现时间分辨谐波光谱在二维量子自旋霍尔固态系统中识别拓扑不变量的全部潜力奠定了理论基础。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Route to Nonrelativistic Altermagnetic Spin Splitting via Ultrafast Light
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所半导体物理与芯片技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University（西北大学材料科学与工程系）
通过超快光诱导在反铁磁体中产生替代磁自旋分裂，无需相对论角动量转移或静态对称破缺，利用实时间依赖密度泛函理论在KNiF3中验证了线极化光通过光激发电荷再分布和晶格畸变打破有效时间反演对称性，提出一般对称选择规则。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Exploring x-ray irradiation conditions for triggering ultrafast diamond graphitization
本研究通过Monte Carlo模拟发现，硬X射线触发金刚石石墨化受光电子弹道逃逸影响，光电子射程与束斑尺寸的比例是关键参数，提前开展模拟可预测理想实验条件。
2024-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Theory for the ultrafast ablation of graphite films
利用微观电子学理论分析了飞秒激光脉冲在石墨薄膜中损伤形成的物理机制。通过在含时势能面上进行分子动力学模拟，我们描述了电子和晶格的非平衡动力学。我们表明，石墨具有独特的性质，表现出两个不同的激光诱导结构不稳定性。对于高吸收能量（> 3.3 eV/atom），我们发现非平衡熔化，然后快速蒸发。对于高于损伤阈值（> 2.0eV/原子）的低强度，烧蚀通过去除完整的石墨片而发生。
2001-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Nonequilibrium Enhancement of Electron-Phonon Interaction in 2H-MoTe$_2$
该研究结合时间分辨极紫外光电子能谱与约束密度泛函微扰理论，揭示光激发载流子密度可调控2H-MoTe$_2$中非平衡电子-声子相互作用，为驱动固体中弛豫路径的调控提供了微观机制理解。
2025-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Critical Slowing of Spin Dynamics and Emergent Nonequilibrium Fano Interference in Fe3GeTe2
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学促进协会）；National Institute of Science, Education and Research（国家科学、教育和研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究Fe3GeTe2中电子激发与自旋、晶格相互作用的临界自旋动力学及非平衡Fano干涉机制，揭示磁序对电子连续谱和晶格响应的调控作用。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Out-of-Equilibrium Ultrafast Relaxation Dynamics in Metals
金属的超快激光激发导致电子和离子自由度的相关的高度非平衡动力学，然而，广泛使用的双温度模型只能很好地捕获这些动力学。在这里，我们开发了一个平衡理论，捕捉电子和声子种群的完整动态演化，并提供了一个微观描述的能量传递光学到电子的晶格。所有必要的非平衡能量过程，如电子-声子和声子-声子相互作用都考虑在内。此外，由于所有所需的量是从第一性原理计算，该模型给出了一个精确的描述的松弛动力学，而不需要拟合参数。我们将该模型应用于FePt，并表明详细的弛豫是不平衡的皮秒。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Strongly Anisotropic Valleytronics in SnSe
SnSe中通过极化控制光激发实现了超快强各向异性谷极化动力学，揭示了与常见二维谷电子材料不同的非平衡谷物理特性。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Ultrafast Exciton Dynamics and Time-Domain Spectroscopies: Dark-Exciton Mediated Valley Depolarization in Monolayer WSe$_2$
将第一性原理电子-声子（$e$ -ph）相互作用与玻尔兹曼方程相结合的计算使超快载流子和声子动力学的研究成为可能。然而，在具有弱库仑屏蔽的材料中，电子和空穴形成束缚激子，并且它们的散射过程变得相关，这为非平衡物理建模带来了额外的挑战。在这里，我们显示了计算超快激子动力学和相关的时域光谱使用$ab~initio$激子-声子（ex-ph）相互作用与激子玻尔兹曼方程。从非平衡激子布居开始，我们开发了考虑电子空穴相关性的时域吸收和光电发射光谱的模拟。我们用这种方法来研究单层WSe $_2$，我们的计算预测亚皮秒的时间尺度的激子弛豫和谷去极化，并揭示中间暗激子的关键作用。在这项工作中引入的方法，使非平衡动力学和超快光谱的材料与强束缚激子的定量描述。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Development of ultrafast four-dimensional precession electron diffraction
针对电子衍射强度易受激发误差和动力学效应影响、难以定量分析晶体结构动力学的问题，研究人员开发了四维进动电子衍射系统，可记录衍射图案的时间和入射角依赖关系，实现了超快晶体结构动力学的定量研究。
2024-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Probes of Nonequilibrium Hole Spin Relaxation in Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs
我们直接测量铁磁GaMnAs通过时间和极化分辨光谱的空穴自旋寿命。低于居里温度Tc，超快的光激发与线性偏振光显示，通过动态极化的空穴通过p-d交换散射与铁磁有序Mn自旋的非平衡空穴自旋人口，我们表征其弛豫动力学。观察到的弛豫由明显的三步恢复组成：（i）飞秒（fs）空穴自旋弛豫~ 160 -200 fs，（ii）皮秒（ps）空穴能量弛豫~ 1-2 ps，以及（iii）相干阻尼Mn自旋进动，周期约为250 ps。空穴自旋分量的瞬态振幅随着温度的升高而减小，直接遵循铁磁顺序，而空穴能量振幅显示出可忽略的温度变化，与我们的解释一致。因此，我们的研究结果建立了铁磁半导体中的空穴自旋寿命，并展示了一种新的光谱方法，用于研究相关性和磁序存在下的非平衡空穴自旋。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Relaxation of a nonequilibrium phonon distribution induced by femtosecond laser irradiation
超快激光照射固体导致材料的电子和声子子系统内部和之间的热力学不平衡。由于电子-电子和声子-声子碰撞，两个子系统在特征热化时间内弛豫到各自新的热力学平衡，这对它们中的每一个都是不同的。此外，它们通过电子-声子耦合来平衡它们的温度。电子非平衡态的弛豫及其对电子-声子耦合的影响已经有了许多研究，人们对此也有了很好的理解，而声子子系统中的非平衡态通常被忽略，非平衡态声子对其他弛豫过程的影响也不清楚。我们的计算表明，电子和声子之间的能量转移率的显着差异取决于非平衡分布假设的声子或不。在这里，我们提出了一个模型来研究非平衡声子子系统的弛豫。声子之间的碰撞在玻尔兹曼积分的框架内描述。由此，可以提取依赖于能量的弛豫时间并将其插入弛豫时间方法中。在这个模型的框架内，我们研究了超快激光辐照下声子分布的热化。我们表明，这种分布的热化时间是几百皮秒的顺序。此外，我们讨论了费米分布的电子和非平衡声子之间的能量转移，并比较这两个子系统中的平衡分布的能量转移。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Generalized thermodynamic closure in ultrafast phonon dynamics
Max-Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Leiden University（莱顿大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）
研究通过实验展示共振驱动声子模式可被广义热力学描述，揭示超快响应与能级激发扩散的关系，为驱动声子的热力学扩展 regime 提供新框架。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Effects of non-equilibrium in ultrafast irradiation of matter
本文利用混合模拟工具XTANT-3研究XUV/X射线超短强脉冲辐照物质时的非平衡效应，整合蒙特卡罗、玻尔兹曼方程、紧束缚和分子动力学方法，揭示电子激发改变原子间势并导致非热损伤的机制。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Large-amplitude spin oscillations triggered by nonequilibrium strongly correlated $t_{2g}$ electrons
反铁磁体中的激光诱导超快磁化实验最近引起了人们的广泛关注，为在THz范围内不引起杂散场的固有快速自旋动力学铺平了道路。反铁磁（AFM）自旋电子学的新兴研究领域强调了技术的重要性，其中超交换主导的强关联化合物提供了一个有趣的材料操场。一个有趣的问题是库仑相互作用是否可能是超快时间尺度上控制AFM秩序的关键。因此，我们研究（去）磁化过程中的时间相关的多轨道哈伯德模型，专注于$t_{2g}$电子在更宽的掺杂范围。根据填充，我们揭示了大振幅的自旋振荡通过相互作用淬灭从反铁磁或顺磁状态。由此预测了在显著相关的过渡金属氧化物中的非平衡超快自旋取向效应。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Damage mechanisms in polyalkenes irradiated with ultra-short XUV/x-ray laser pulses
本文针对聚烯烃对高强度超快XUV/X射线辐照的微观响应未知问题，通过XTANT-3工具包模拟损伤动力学及阈值，发现非热效应是主机制，三种聚烯烃的损伤阈值均接近0.05 eV/原子。
2024-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium dynamics of high energy transitions in monolayer WSe$_{2}$
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；CNR-IFN（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Istituto di Struttura della Materia-CNR (ISM-CNR)（意大利国家研究委员会物质结构研究所）；European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)（欧洲理论光谱设施）
利用宽带超快瞬态吸收光谱研究单层WSe$_2$中高能光学跃迁的超快动力学，发现其形成和弛豫比低能激子慢，归因于声子介导的动量暗激子形成。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Dynamics of Intrinsic Anomalous Hall Effect in the Topological Antiferromagnet Mn3Sn
我们研究了拓扑反铁磁体Mn 3 Sn中反常霍尔效应（AHE）的超快动力学，时间分辨率低于100 fs.光脉冲激发大大提高了电子温度高达700 K，太赫兹探测脉冲清楚地解决了超快抑制的AHE退磁之前。结果是很好地再现了微观计算的内在贝里曲率机制，而明确排除了外来的贡献。我们的工作为非平衡AHE的研究开辟了一条新的途径，通过光对电子温度的剧烈控制来确定微观起源。
2023-03-22 cond-mat.mtrl-sci
All-optical nonequilibrium pathway to stabilizing magnetic Weyl semimetals in pyrochlore iridates
非平衡多体动力学正成为现代凝聚态物理的中心课题之一。在周期性激光驱动下，光修饰的能带结构中出现Floquet拓扑态。在这里，我们提出了一个可行的非平衡路线，而不需要相干Floquet状态，以达到难以捉摸的磁性Weyl半金属相烧绿石铱酸盐通过超快修改的有效电子-电子相互作用与短激光脉冲。结合\textit{ab initio}计算的时间依赖的自洽减少哈伯德$U$控制的激光强度和非平衡磁性模拟量子猝灭，我们发现动态修改的磁秩序引起瞬态新兴的外尔锥探测的时间和角度分辨光电子能谱。我们的工作为非平衡材料工程提供了一条独特而现实的途径，超越了Floquet物理学，以创造和维持Weyl半金属。这可能会导致超快，几十飞秒的光工程贝里曲率结合超快磁性切换协议。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Free-electron properties of metals under ultrafast laser-induced electron-phonon nonequilibrium: A first-principles study
用密度泛函理论研究了固体金属（Al、Ni、Cu、Au、Ti和W）在超短激光辐照下的电子行为。皮秒时间尺度上的极端非平衡的连续阶段影响光耦合和输运特性方面的激发材料性质。由于这些通常基于自由电子经典理论建模，因此自由电子数是关键参数。然而，这个参数仍然没有明确的定义和电子温度的依赖关系没有考虑。这里，通过第一性原理计算，得到了冷晶格中电子温度在10^-2 ~ 10 ^5 K范围内的态密度。基于定域或离域电子态的概念，计算了一系列金属的自由电子数随温度的变化。随着电子温度的升高，我们观察到过渡金属电子结构的强烈调整。这些都与局部d带中电子占据的变化有关，通过电子屏蔽和电子-离子有效电位的变化。非平衡态密度的电子温度依赖性对电子化学势、自由电子数、电子热容和电子压力有影响。因此，电子热力学性质的计算和讨论，作为一个基础，以获得能量和传输特性，允许快速激光作用所造成的激发和弛豫现象的描述。
2014-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Optical Excitation of a Persistent Surface-State Population in the Topological Insulator Bi2Se3
利用飞秒时间和角度分辨光电子能谱研究了拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的非平衡动力学行为。我们研究了p型Bi_2Se_3，其中金属狄拉克表面态和体导带未被占据。光学激发导致在体导带边缘处的亚稳态布居，其供给表面态的非平衡布居，该非平衡布居持续>10ps。这种具有自旋纹理的金属狄拉克表面态的异常长寿的人口可能会提供一个驱动瞬态自旋极化电流的通道。
2012-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond laser induced structural dynamics and melting of Cu (111) single crystal. An ultrafast time-resolved x-ray diffraction study
利用飞秒、8.04 KeV的X射线脉冲，研究了400 nm、100 fs激光脉冲辐照下云母衬底上150 nm Cu（111）单晶的晶格动力学。对于低于损伤和熔化阈值的泵浦能量密度，我们观察到由于形成爆炸力而导致的晶格收缩，以及周期为~69 ps的相干声学声子。在较大的泵浦能量密度下，通过监测探测fs X射线摇摆曲线的强度演化，实时测量了固液相变、退火和再结晶，并与理论模拟结果一致。实验数据表明，熔化过程是一个纯粹的热相变。这项研究提供了，在实时，一个超快的时间分辨的详细描述发生的重要过程，作为一个结果，飞秒光脉冲与Cu（111）晶体表面相互作用。
2016-12-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Ultrafast photoluminescence in metals: Theory and its application to silver
通过求解考虑电子-电子（e-e）和电子-声子（e-ph）碰撞效应的Boltzmann方程，研究了光激发金属的瞬态光致发光（PL），其中e-ph耦合函数由第一性原理计算，以准确地解释电子和声子之间的能量转移速率。我们将该方案应用于银的瞬态光致发光，并表明理论和实验之间的一致性是好的，其中非平衡电子分布的影响是显着的，以拟合实验数据。讨论了金属表面的纳米级粗糙度和e-e umklapp散射对超快电子动力学的影响。
2020-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Recent Progress in Ultrafast Dynamics of Transition-Metal Compounds Studied by Time-Resolved X-ray Techniques
University of Hyogo（兵库大学）；Osaka University（大阪大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究机构）
本文综述了时间分辨X射线技术在研究过渡金属化合物超快动力学中的最新进展，重点介绍激光诱导去磁化、自旋态转变及价态和结构变化的泵浦-探测测量，以及基于表观高 harmonic 生成的X射线光谱学发展与大型XFEL设施的结合。
2026-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Size-Selected Gold Nanoparticles Studied by Ultrafast Electron Nanocrystallography
我们报道了超快电子纳米照相术在分子界面上的尺寸选择的金纳米颗粒（2-20 nm）的研究。可逆的表面熔化，熔化和再结晶进行了研究与动态全剖面径向分布函数确定亚皮秒和皮米精度。在超快光诱导熔化中，纳米颗粒被驱动到非平衡转变，其特征在于初始晶格变形、非平衡电子-声子耦合，以及在熔化时的集体键合和脱键，将纳米晶体转变成带壳纳米液体。在预熔化和相干变换与晶体/液体共存的光熔化过程中的排斥性结构激发不同于再结晶的相互行为，其中热晶格从液体形成，然后热收缩。结构变化的程度和熔化的热力学被发现依赖于纳米颗粒的尺寸。
2007-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium magnons from hot electrons in antiferromagnetic systems
本文提出一种非热磁振子激活机制，通过超快强激光脉冲激发的局部平衡自旋未极化热电子，在AFM系统中产生亚纳秒尺度的非平衡磁振子布居，并可通过外部磁场进行额外操控，为超快控制AFM自旋动力学铺平道路。
2023-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic mode decomposition of nonequilibrium electron-phonon dynamics: accelerating the first-principles real-time Boltzmann equation
本文提出基于动态模态分解（DMD）的数据驱动方法，加速第一性原理实时玻尔兹曼方程模拟，仅需约10%时间窗口即可预测电子-声子非平衡动力学至稳态，并揭示微观弛豫机制。
2023-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast X-ray Absorption Spectroscopy of Strongly Correlated Systems: Core Hole Effect
近年来，超快泵浦-探测光谱学为材料中激发的非平衡动力学提供了有见地的信息。在时间分辨X射线吸收光谱的典型实验中，系统被飞秒激光脉冲（泵浦脉冲）激发，然后在时间延迟后被X射线（探测脉冲）激发，以测量光激发系统的吸收光谱。本文提出了一维强关联系统的非平衡X射线吸收谱理论。由X射线产生的芯孔被建模为芯孔位置的附加有效电势，其定性地改变光谱。在平衡状态下，光谱揭示了在半填充和金属-绝缘体过渡的核心空穴效应的存在下的电荷间隙。此外，引入了泵浦-探测方案，以在X射线探针之前驱动系统脱离平衡。讨论了不同频率、形状和注量的泵浦脉冲对共振和非共振强关联系统动力学行为的影响。光谱表明，驱动绝缘状态的核心孔周围有一个金属液滴。非平衡态X射线吸收谱的丰富结构使我们对电子结构的动力学有了更深入的了解。
2019-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonthermal fragmentation of C60
对超快激光脉冲作用下C60团簇的亚皮秒碎裂进行了理论研究。我们模拟的激光激发和随之而来的电子和核自由度的非平衡弛豫动力学。的非平衡动力学的第一阶段是由一个连贯的呼吸模式，然后由单个C原子的冷喷射，在对比的二聚体发射的特征的热弛豫。我们还确定了作为脉冲持续时间的函数的非平衡损伤阈值。
2001-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Hot-electron mediated ion diffusion in proton-irradiated magnesium oxide
本文提出第一性原理框架研究质子辐照氧化镁，发现热电子介导的离子扩散机制，并揭示其依赖于入射离子速度，为实验观测非平衡电子-离子动力学提供理论预测。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Nonequilibrium Lattice Dynamics of Black Phosphorus
黑磷由于其高度的各向异性特性，最近引起了人们的极大关注。各种超快光学光谱已被应用于探测光激发的载流子响应，但互补晶格响应仍然没有解决。在这里，我们采用飞秒电子衍射来探讨结构各向异性如何影响光激发后的晶格动力学。我们观察到两个时间尺度的晶格响应，我们归因于电子-声子和声子-声子热化。扶手椅和锯齿形方向之间的显着差异进行观察，表明非热状态的晶格持续到~60 ps。这种非热状态的特征在于与平衡态相比，原子振动的各向异性被修改。我们的研究结果提供了见解，在电子-声子以及声子-声子耦合，并承担任何黑磷在非平衡条件下的应用直接相关。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional light-induced states visualized by ultrafast electron diffraction and microscopy
用强光脉冲激发固体中的电子，可以通过非热手段产生新的物质状态，并在飞秒到皮秒的时间尺度上控制它们的宏观性质。操纵固体的一种方法是改变其晶格结构，这通常是电子，磁性和其他相的基础。在这里，我们回顾了固体的结构如何受到光激发的影响，以及如何用时间分辨电子衍射和显微镜捕获它们的超快动力学。具体而言，我们调查如何使用强光脉冲来定制非平衡特性，以产生各种材料类别的按需特性。在现有的文献中，已经利用四种主要途径来控制材料结构：（i）相竞争，（ii）电子相关性，（iii）相干模式的激发，和（iv）缺陷产生。在这篇综述中，我们讨论了所有四个方案相关的实验，并通过推测未来的发展方向来完成。
2021-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast lattice dynamics and electron-phonon coupling in platinum extracted with a global fitting approach for time-resolved polycrystalline diffraction data
电子-声子耦合的定量知识对于许多应用以及对于非平衡弛豫过程的基本理解是重要的。时间分辨衍射通过其对激光诱导的晶格动力学的敏感性提供了对这一知识的直接访问。在这里，我们提出了一种分析时间分辨多晶衍射数据的方法。一个两步例程是用来最小化的时间依赖的拟合参数的数量。晶格动力学提取通过找到最适合的完整的瞬态衍射图案，而不是通过分析个别Debye-Scherrer环的瞬态变化。我们将这种方法应用于铂，一个重要的组成部分，新的光催化和自旋电子应用，其中存在很大的变化的文献值的电子-声子耦合参数$G_\mathrm{ep}$。基于原子均方位移（MSD）的演化，利用双温模型（TTM），我们得到了$G_\mathrm{ep}=(3.9\pm0.2)\cdot10^{17}\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{m}^3\hspace{1pt}\mathrm{K}}$（统计误差）。我们发现，至少达到$124\hspace{2pt}\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{cm}^3}$的吸收能量密度，$G_\mathrm{ep}$是不依赖于注量。我们的研究结果为铂的晶格动力学提供了电子-声子耦合和声子热化的见解，并构成了定量描述的非平衡条件下的铂基异质结构的基础。
2021-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electron Microscopy: A Quantitative Platform for Nonequilibrium Materials Research
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文综述超快电子显微镜作为定量平台，用于研究非平衡材料中能量流动与结构演化，强调其从定性工具向定量平台的转变，并展望建立激发-功能因果链的潜力。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.ins-det
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
Ultrafast Anisotropic Polarization Dynamics of Electronic Ferroelectrics LuFe2O4
本文利用飞秒时间分辨 SHG 研究 LuFe2O4 单晶，发现 800 nm 光激发诱导面内极化减弱、c 轴极化增强的隐藏态，证明电子铁电性可实现飞秒尺度调控。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Scaling Reveals Topological Defects and Anomalous Evolution of a Photoinduced Phase Transition
本研究利用超快X射线散射与标度分析，发现LaTe₃超快激发形成的电荷密度波拓扑涡旋弦具有反常亚扩散动力学，建立了研究非平衡相变中拓扑缺陷的通用框架。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Re precipitation in irradiated W-Re alloys from kinetic Monte Carlo simulations
高温，高剂量，中子照射W的结果在形成的稀土丰富的集群在浓度低于一个数量级的热力学溶解度极限。这些团簇可能最终转化为脆性的W-Re金属间相，这可能导致高水平的硬化和热导率损失。辐射增强扩散和沉淀的标准理论不能解释这些沉淀物的形成，因此了解非平衡簇在辐射下形成的机制对于预测材料降解和制定缓解策略至关重要。在这里，我们进行了W-Re合金的热力学研究和进行动力学蒙特卡罗模拟的Re团簇形成在辐照的W-2 Re合金使用的晶体中含有点缺陷的广义哈密顿参数完全与电子结构计算。我们的模型结合了最近获得的混合间隙溶质输运的机制信息，这被认为是控制形成准球形核后，在1800 K的平均孵育时间为20 s的簇成核和生长。这些核被认为是通过吸引更多的混合溶质原子，这反过来又吸引空位，导致重组和溶质团聚增长。团簇生长到大约4纳米半径的最大尺寸，并且不完全致密的Re，在中心附近含有50%或更少。我们的模拟与最近的原子探针检查离子辐照的W-2 Re系统在773 K的合理协议。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast formation of topological defects in a 2D charge density wave
本研究利用强激光脉冲在二维电荷密度波中产生拓扑缺陷，通过超快电子衍射发现1皮秒内一维畴壁的双阶段生长由非热纵向光学声子介导，为超快缺陷工程提供了新框架。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio theory of electron-phonon mediated ultrafast spin relaxation of laser-excited hot electrons in transition-metal ferromagnets
本文报道了bcc结构Fe、fcc结构Co和fcc结构Ni过渡金属铁磁体中电子-声子相互作用引起的电子自旋翻转散射的计算理论研究。Elliott-Yafet电子-声子自旋翻转散射的第一性原理计算，采用广义自旋翻转Eliashberg函数以及从头计算声子色散。为了研究飞秒激光激励铁磁体中电子-声子介导的退磁量，将该方法推广到激光产生的热化和非平衡非热热电子分布。使用开发的形式主义，我们计算声子诱导的自旋寿命的热电子在Fe，Co和Ni。电子-声子介导的退磁率进行评估激光产生的热化和非平衡电子分布。非热分布被发现导致一个更强的退磁率比热，热化分布，但他们的退磁效果是不足以解释实验观察到的退磁发生在亚皮秒制度。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cooling Dynamics of a Gold Nanoparticle in a Host Medium Under Ultrafast Laser Pulse Excitation: A Ballistic-Diffusive Approach
我们提出了一个数值模型，允许确定在亚皮秒脉冲激发下的金纳米粒子的电子和晶格温度动态，以及周围介质。为此，我们使用了电子-声子耦合方程的粒子与源项与激光脉冲，和弹道扩散方程的热传导在主机介质。我们的研究结果表明，从颗粒到基体的传热速率显着小于傅立叶定律的预测。因此，粒子的温度上升是大得多，其冷却动力学是慢得多，比使用傅立叶定律，这是由于在纳米粒子附近的非局部和非平衡热传导获得。这些结果预计将是非常重要的解释泵探测实验上进行的单纳米粒子或纳米复合材料介质。
2008-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy of Quantum Materials
时间和角度分辨光电子能谱技术促进了量子材料研究的许多最新进展。本文综述了非相干非平衡电子动力学的研究、电子与集体激发相互作用的分析、缀饰态物理的探索和未占能带结构的研究等方面的进展。并对未来的发展前景进行了展望。
2016-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ultrafast Electronic Dynamics of a Weyl Semimetal MoTe$_2$ Revealed by Time and Angle Resolved Photoemission Spectroscopy
外尔半金属是一种新型的拓扑量子相，在外尔节点附近具有有趣的物理性质。虽然人们已经对Weyl半金属的平衡态进行了研究，但在非平衡态下的Weyl节点附近的超快动力学仍然是一个空白。在这里，通过执行时间和角度分辨的光电子能谱II型外尔半金属MoTe $_2$，我们揭示了未占用状态的分散和识别外尔节点在70毫电子伏以上E $_F$。此外，通过跟踪光激发下Weyl节点附近的超快弛豫动力学的能量，动量和时间分辨率，观察到两个本征恢复时标，一个快速的430 fs和一个缓慢的4.1 ps，这分别与热电子冷却光学声子级联发射和热光学声子的非谐衰减。电子布居显示出金属响应，瞬态电子温度的双温度模型拟合给出了电子-声子耦合常数$λ\langleΩ^2\rangle\simeq32$ $\textrm{meV}^2$。我们的工作提供了重要的动力学信息，理解的Weyl半金属的弛豫机制，并利用超快光控制开发潜在的应用。
2017-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Selective strain tuning of nonequilibrium multiferroic dynamics in BiFeO$_\text3$
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究通过原位拉伸应变选择性调控多铁性BiFeO3中与铁电和磁有序相关的光致晶格动力学，发现应变显著抑制铁电位移的超快减小，但对氧八面体旋转动力学不敏感，为关联材料超快相控制提供了新途径。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of band occupation on electron-phonon coupling in gold
本文研究了金中非平衡密度分布对电子-声子耦合的影响，发现其对描述子系统间能量交换的耦合参数有显著作用，挑战了仅凭电子温度预测电子-声子耦合的传统观点。
2023-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Supercurrent Growth in Nonequilibrium Superconductors
Tsinghua University（清华大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
研究非平衡超导体在冷却过程中电磁响应，发现由探测电场脉冲引发的超流电流随时间增长，揭示杂质和声子对超流子动量弛豫的微观机制，实验表现包括超快迈斯纳效应和光学反射率超 unity。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Optically-induced magnetization switching in NiCo2O4 thin films using ultrafast lasers
本文利用MOKE显微镜观察了具有垂直磁各向异性的NCO外延薄膜在无外加磁场下的激光诱导磁化反转，发现在380 K及以上可实现累积全光反转，为超快无磁场磁化存储提供新途径。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Polaritonics - Nonlinear Effects and Optical Switching
我们报道了极化激元的非平衡态理论描述，并提出了由于高度非线性极化激元引起的超快全光开关。利用外加激光对金纳米颗粒内的电子能带结构进行了修饰。金颗粒耦合到一个单模光子波导，我们推导出一个强大的传输减少的开关起源于建立量子干涉与有限的寿命。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fabrication of Hierarchical Sapphire Nanostructures using Ultrafast Laser Induced Morphology Change
本研究利用超快激光诱导形貌变化结合选择性湿法刻蚀，成功制备了分级蓝宝石纳米结构，该结构具有优异的疏水性和高宽带漫透射率，可应用于光学漫射器等领域。
2024-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Phonon-Diffuse Scattering as a Tool for Observing Chiral Phonons in Monolayer Hexagonal Lattices
该研究提出超快声子漫散射可直接观测六方二维材料中谷极化激发产生的手性声子，结合从头算计算为研究载流子谷退极化机制提供新途径。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Resistance of refractory high-entropy alloys to ultrafast laser irradiation
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）
研究通过建模揭示了难熔高熵合金在超快激光辐照下的抗性机制，发现其电子热容和耦合参数在高温下表现优异，且在高沉积剂量下未出现非热熔化，表明重元素高熵合金具有更强的辐射抗性。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nonequilibrium phonon dynamics beyond the quasiequilibrium approach
用简化的方式描述固体的非平衡态是超快动力学领域的一个挑战。本文通过求解玻尔兹曼输运方程（BTE），研究了固体中三声子散射引起的声子热化。的BTE的数值解表明，横向声学和纵向声学（LA）声子温度是不明确的弛豫过程中，表明准平衡近似的故障。在弛豫的初始和最终阶段，分别观察到热声子和冷声子的发展以及从低能声子到高能声子的反向能量流。提出了一个极小模型，将后者与LA声子能量的幂律衰减联系起来。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
