C4分子在激光场中的密度泛函理论研究

采用含时局域密度近似与分子动力学相结合的方法计算了C4分子的光学吸收谱及它在激光场中的响应.研究表明,在激光场中C4分子的诱导偶极矩与电离之间有着直接的联系,最外层电子对电离的贡献最大.此外,通过对激光的极化方向与C4分子的激发的关系的研究表明,x方向的激光场唯一的激发起C4分子x方向的偶极矩,电离增强而且离子的振动增强.     

两种结构的C4分子在激光场中的响应

运用含时密度泛函理论和分子动力学相结合的方法,研究线形和环形C4分子的光吸收谱及在强激光场中的电子和离子响应.研究表明,在相同的激光参数下,线形C4分子主要是电子获得能量,而环形C4分子主要是离子获得能量;线形C4分子的电离增强,x方向的激光场仅激发起线形C4分子的Dx的偶极振动,但是能激发起环形C4分子Dx的偶极振动及Dy的非偶极振动.     

碳分子线C5在激光场中的含时密度泛函理论研究

运用含时密度泛函理论和分子动力学相结合的方法, 研究了C₅分子线在强激光场中的电离激发.研究发现, 当考虑激光强度对C₅分子线激发的影响时, 激光强度越强, 分子吸收的能量越多, 电离也越早, 最终电离的电子也越多, 而且沿激光极化方向的偶极矩的变化及峰值也越大. 关于激光极化方向对C₅分子线激发的影响的研究表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 分子的电离大大增强, x方向的激光脉冲仅能激发起x方向的偶极振荡, 而y方向的激光脉冲仅能激发起y方向的偶极振荡, 而且x方向的激光脉冲激发的偶极振荡强. 研究还表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 尽管由于电离增强而导致C₅分子线C–C键振动的同步性变差, 但在两种激光极化方向情况下, C₅分子线的振动模式与中性C₅分子线的振动模式相同. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 分子电离 碳分子线     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂(Li2C2)对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为.在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程.研究发现:分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数.     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂（Li2C2）对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为。在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程。研究发现：分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数。     

CO分子在线性极化飞秒激光场中的TDDFT研究

本文运用将含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法,研究了CO分子在不同强度、不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 研究发现,激光强度越强,CO分子吸收的能量越多,电离越早且电离越强,CO分子键长变长且伸缩振动越剧烈. 此外,CO分子偶极矩的变化及峰值也随着激光强度的增强而增大. 对激光极化方向的研究发现,激光极化方向沿着CO分子轴向时,分子的电离最强且伸缩振动最剧烈. 当激光极化角增大时,CO分子的电离逐渐被抑制且电子的偶极振动对激光极化方向表现出较强的依赖性. 此外研究还表明,CO分子碳原子和氧原子周围电子的弥散方式不同且与激光极化方向有关. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 分子电离     

含时密度泛函理论及应用的最新发展

密度泛函理论在材料计算研究领域得到了广泛的应用,然而它无法处理含时问题和材料的激发态性质。Runge-Gross定理奠定了含时密度泛函理论的基础,为研究这两类问题提供了有效的手段。经过三十多年的发展,含时密度泛函已被应用到量子化学、材料计算等多个领域,人们也更加了解其优势和不足。目前,含时密度泛函理论和方法仍在迅速发展。本文简要回顾含时密度泛函方法的发展历史,介绍近年来含时密度泛函在理论和应用方面的一些重要进展,总结当前在含时密度泛函领域存在的重要难题以及面临的挑战,展望其发展方向和趋势。     

四碘甲状腺素团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

在B3LYP/Lanl2mb基组水平上,利用密度泛函理论(DFT)优化了四碘甲状腺素团簇的几何结构.基于该团簇的几何结构下,其吸收和发射光谱的研究使用相同的基组水平并采用极化连续介质模型(PCM)下用含时密度泛函理论(TDDFT).研究结果表明,优化所得甲状腺素团簇的几何结构对称性为C_1;在基态稳定结构基础上,得出其输运性质,即甲状腺素团簇为p型输运材料;通过含时密度泛函理论,在优化好的基态结构基础上,又计算了它的溶剂效应,进一步得出该分子在水溶剂中的吸收光谱和发射光谱特性.     

三碘甲状腺素团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

我们利用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/Lan12mb基组水平上,得到了三碘甲状腺素团簇的几何和电子结构.在此基础上,利用含时密度泛函理论(TDDFT),使用相同的基组和采用极化连续介质模型(PCM),对其溶剂效应下的吸收光谱进行研究．研究结果表明,优化所得三碘甲状腺素团簇的对称性为C₁;在基态稳定结构基础上,研究了该分子的红外和拉曼分子振动谱特性,同时研究了其输运性质,即三碘甲状腺素团簇为p型输运材料;通过含时密度泛函理论,在优化好的基态结构基础上,又计算了它的溶剂效应,进一步得出该分子在水溶剂中的吸收光谱特性.     

飞秒强激光场中水分子的电离激发

本文运用含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法, 研究了水分子在不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 计算结果表明, 对应相同的极化方向, 随着激光强度的增加, 水分子的电离增强; 对于相同强度的激光, 当激光极化方向沿水分子对称轴方向时, 水分子的电离最强, 当激光极化方向垂直水分子对称轴方向时, 水分子电离受到最大程度的抑制. 对水分子偶极矩的研究表明, 当分子处于线性响应区域时, x方向的激光只能激发起x方向的偶极振动而y方向的激光只能激发起y方向的偶极振动. 对水分子的键长和键角的研究表明, 在激光场中水分子的键长变长, 键角变大, 但变化幅度随着激光极化角的增大而减小. 此外, 研究还发现, 虽然在不同极化方向的激光脉冲的驱动下, 水分子OH键的振动频率与激光频率相当, 在脉冲关闭后, 振动频率减小, 但激光场的极化方向对水分子振动模式具有选择性. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 水分子 电离     

Laser excitation and ionic motion in small clusters

We discuss the properties of small metal and hydrogen clusters under irradiation by intense lasers. We use a fully non adiabatic model of coupled electrons and ions, based on density functional theory. We demonstrate the quality of such an approach in comparison to experimental data on atomic and molecular properties as well as to the optical response of small sodium clusters. We next address the response of small clusters to various lasers allowing to scan a broad span of dynamical regimes from the linear to the non linear domain. We finally discuss the impact of ionic motion in the case of hydrogen clusters irradiated by short laser pulses in the 10 ¹³-10¹⁵ W cm^-2 intensity range.     

High-order harmonic generation and multi-photon ionization of Na2 in laser fields

In this paper high-order harmonic generation （HHG） spectra and the ionization probabilities of various charge states of small cluster Na2 in the multiphoton regimes are calculated by using time-dependent local density approximation （TDLDA） for one-colour （1064 nm） and two-colour （1064 nm and 532 nm） ultrashort （25 fs） laser pulses. HHG spectra of Na2 have not the large extent of plateaus due to pronounced collective effects of electron dynamics. In addition, the two-colour laser field can result in the breaking of the symmetry and generation of the even order harmonic such as the second order harmonic. The results of ionization probabilities show that a two-colour laser field can increase the ionization probability of higher charge state.     

利用强场多光子电离技术实现对多原子分子离子振动量子态的光学操控

利用飞秒光电子影像技术研究了碘甲烷分子在飞秒强激光场作用下的多光子电离动力学,在实验上实现了运用飞秒强场多光子电离技术对多原子分子离子的振动量子态进行光学操控.提高了飞秒激光的强度,从1.6×1013W/cm2提高到2.5×1013W/cm2.在增大的激光强度范围内,发现了新的能量组分,并对此进行归属.通过采集光电离的光电子影像可以得到强场电离后光电子的动能分布和角度分布两方面的信息,前期的研究主要侧重于讨论光电子动能随光强的变化,重点讨论了光电子角度分布随光强的变化,通过观察光电子角度分布的变化趋势对振动量子态调控机理进一步认识.     

TDDFT study of excitation of water molecules with short laser pulses

We explore the excitation of water molecules subject to short and intense laser pulses in the frame of time-dependent density function theory (TDDFT) at the level of the time-dependent local-density approximation (TDLDA), applied to valence electrons, coupled non-adiabatically to molecular dynamics (MD) of ions. We first study the optical absorption spectra of the water molecule as an observable in the "linear" domain and results are in good agreement with experiments. We then explore the influence of the laser frequency on the excitation. It is found that when the laser frequency is off-resonant or highly above the resonant region, the excitations are weak whereas for the resonant frequency case, the ionization is enhanced and bond lengths are enlarged. Furthermore, a direct coupling of ions with the laser pulse with the off-resonant frequency is found when investigating the OH bond lengths. We finally study the effect of laser intensity on the excitation of H 2 O and it is found that ionization increases when the laser intensity varies from low to high and we observe stable vibrations to Coulomb fragmentation when the ionization is up to typically two more charge units.     

Electron impact ionization cross-section of C2, C3, Si2, Si3, SiC,SiC2 and Si2C

Total ionization cross-sections for C₂, C₃, Si₂, Si₃, SiC, SiC₂ and Si₂C molecules have been calculated by electron impact. Spherical complex optical potential formalism has been employed for obtaining the inelastic cross-sections for these molecules. Then by applying complex scattering potential-ionization contribution method, total ionization cross-sections are derived. These cross-sections are calculated in the energy range from ionization threshold to 2?keV. There are no measurements available in the literature to the best of our knowledge with which our results can be compared. The results show a linear relationship between maximum ionization cross-section and square root of the ratio of polarizability to ionization potential, depending on its atomicity. This gives a confirmation for the consistency of the data reported here. Present work is a maiden attempt to find electron impact ionization cross-section for these molecules, except for C₂ and C₃.     

用变分法研究超短超强脉冲在介质中的成丝

利用变分法将非线性薛定谔方程在形式上简化,把光束成丝等价于粒子在势阱中的运动,直观反映了自聚焦、衍射和多光子电离等机制对光束成丝的影响.实验得到了不同入射功率、光束口径、波面曲率半径等初始条件下脉冲在空气介质中的成丝过程和时间波形变化.通过半解析方法得到的结论能够定性解释成丝和多次聚焦现象等实验结果.     

Lattice plasmon mode excitation via near-field coupling

The optical response of metal nanoparticles can be modified through near-field or far-field interaction,yet the lattice plasmon modes(LPMs)considered can only be excited from the latter.Here instead,we present a theoretical evaluation for LPM excitation via the near-field coupling process.The sample is an arrayed structure with specific units composed of upper metal disks,a lower metal hole and a sandwiched dielectric post.The excitation process and underlying mechanism of the LPM and the influence of the structure parameters on the optical properties have been investigated in detail by using a finite-difference time-domain(FDTD)numerical method.Our investigation presented here should advance the understanding of near-field interaction of plasmon modes for LPM excitation,and LPMs could find some potential applications,such as in near-field optical microscopes,biosensors,optical filters and plasmonic lasers.     

超短脉冲强激光场中电子剩余能计算

为了控制光场感应电离等离子体的温度以使得基于光场感应电离机制的X射线激光辐射获得更高的增益值,利用准静态隧道电离模型,定量计算了电子剩余能量与激光偏振参量、波长(频率)、激光强度以及电离介质电离能的变化关系。计算结果表明线偏振短波长激光以及高电离能介质产牛的等离子体中电子剩余能比较低,因此适合用作复合机制X射线激光;对于低价离子存偏振度α介于0～1之间的某一处最高,因此,可以通过调整偏振度α,获得某一椭圆偏振光,会更有利于基于光场感应电离电子碰撞机制X射线激光增益的提高。