Uma equipe de pesquisadores de Pequim liderada pelo Prof. Dr. Sheng Meng conseguiu desenvolver abordagens preditivas de primeiros princípios para investigar processos ultrarrápidos precisos na matéria. O método, denominado TDAP  (propagação ab initio dependente do tempo), visa fornecer simulações dinâmicas robustas de fenômenos altamente não lineares induzidos pela luz que estão no nível atômico e molecular e ocorrem dentro de alguns femtossegundos (10 ^-15 seg) ou attosegundos (10 ^-18 seg). As interações fundamentais entre diferentes graus de liberdade agora podem ser entendidas com mais precisão, puramente com base em princípios da mecânica quântica, de acordo com os pesquisadores. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Ultrafast Science e espera-se que promovam uma variedade de novos desenvolvimentos em áreas científicas relacionadas.
A equipe passou uma década trabalhando na extensão de métodos teóricos de primeiros princípios para modelar respostas dinâmicas de materiais quânticos a campos externos (por exemplo, campos elétricos, magnéticos e laser), que são de grande interesse nos dias de hoje, mas as informações detalhadas permanecem bastante limitadas. . A geração e síntese de pulsos de luz ultracurtos intensos com um campo elétrico controlado e fases associadas fornecem uma rota promissora para desacoplar e manipular dinamicamente as interações microscópicas com uma resolução de tempo sem precedentes. Portanto, os fenômenos de não equilíbrio induzidos por laser têm atraído atenção enumerada de uma ampla gama de campos científicos.

O tratamento teórico dos fenômenos não adiabáticos dependentes do tempo induzidos pelo laser é um desafio formidável em muitos níveis, desde a descrição dos estados excitados até a propagação no tempo das propriedades físicas correspondentes. No TDAP, a evolução quântica de estados eletrônicos no domínio do tempo com as aproximações clássicas de movimentos nucleares é tratada concomitantemente, o que permitiu o rastreamento em tempo real da dinâmica elétron-nuclear acoplada sem ter que recorrer à teoria da perturbação. O uso de orbitais atômicos numéricos tem proporcionado flexibilidade e credibilidade para fazer simulações de alta precisão e larga escala em uma ampla gama de sistemas quânticos com um custo computacional moderado.

O método foi aplicado à exploração da física de campo forte e à decodificação de vastas informações sob os sinais detectados experimentalmente. Ao comparar os resultados teóricos e experimentais, as abordagens demonstraram ser eficazes e eficientes no tratamento de processos dinâmicos quânticos ultrarrápidos envolvendo interações complexas entre fótons, elétrons e fônons sob condições de excitação de laser. O desenvolvimento deste método ajuda a entender a dinâmica do estado excitado nas áreas de fotocatálise, projeto de dispositivos fotovoltaicos e optoeletrônicos, síntese e aplicações de pulso de attosegundo, etc.   + Explorar mais

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