論文の概要: Ab initio simulation of laser-induced electronic and vibrational coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.11083v2
• Date: Mon, 20 Jun 2022 15:02:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 22:46:04.316928
• Title: Ab initio simulation of laser-induced electronic and vibrational coherence
• Title（参考訳）: レーザー誘起電子・振動コヒーレンスのab initioシミュレーション
• Authors: Jannis Krumland, Matheus Jacobs, and Caterina Cocchi
• Abstract要約: 核量子分布の初期構成によるアンサンブル生成は、単一軌道RT-TDDFT+Ehrenfestの多くの欠点を補うことを示す。 シミュレーションに時間依存パルスが明示的に含まれることで、この手法はコヒーレント非線形分光の第一原理研究の第一段階となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The atomistic resolution recently achieved by ultrafast spectroscopies demands corresponding theoretical advances. Real-time time-dependent density-functional theory (RT-TDDFT) with Ehrenfest dynamics offers an optimal trade-off between accuracy and computational costs to study electronic and vibrational dynamics of laser-excited materials in the sub-picosecond regime. However, this approach is unable to account for thermal effects or zero-point energies which are crucial in the physics involved. Herein, we adopt a quantum-semiclassical method based on RT-TDDFT+Ehrenfest to simulate laser-induced electronic and vibrational coherences in condensed matter. With the example of carbon-conjugated molecules, we show that ensemble-averaging with initial configurations from a nuclear quantum distribution remedies many shortcomings of single-trajectory RT-TDDFT+Ehrenfest, damping electronic coherence and introducing ultrafast non-adiabatic coupling between excited states. As the number of sampled configurations decreases with size and rigidity of the compounds, computational costs remain moderate for large systems for which mean-field approaches shine. The explicit inclusion of a time-dependent pulse in the simulations makes this method a prime advance for first-principles studies of coherent nonlinear spectroscopy as an independent counterpart to experimental results.
• Abstract（参考訳）: 最近超高速分光法によって達成された原子分解能は、対応する理論的進歩を要求する。 ehrenfest dynamicsを用いた実時間時間依存密度汎関数理論(rt-tddft)は、サブピコ秒状態におけるレーザー励起物質の電子的および振動力学を研究するための精度と計算コストの最適なトレードオフを提供する。 しかし、このアプローチは、物理学において重要な熱効果やゼロ点エネルギーを考慮できない。 本稿では、RT-TDDFT+Ehrenfestに基づく量子半古典法を用いて、凝縮物中のレーザー誘起電子及び振動コヒーレンスをシミュレートする。 炭素共役分子の例では、核量子分布の初期構成によるアンサンブル吸収は、単一軌道RT-TDDFT+Ehrenfestの多くの欠点を修正し、電子コヒーレンスを減衰させ、励起状態間の超高速非断熱結合を導入する。 サンプル構成の数は化合物のサイズや剛性によって減少するので、平均場アプローチが輝く大規模システムでは計算コストは適度である。 シミュレーションにおける時間依存パルスの明示的な包含は、実験結果とは独立なコヒーレント非線形分光法の第一原理研究の第一段階となる。

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