研究目的
开发一种计算方案，利用多尺度模型描述晶体固体中光电磁波与分子的耦合动力学，重点研究非共振光-物质相互作用系统。
研究成果
所开发的多尺度麦克斯韦+可极化分子动力学模拟方法成功描述了晶体固体中光与分子的耦合动力学，展现了光谱过程中的详细行为。该方法适用于涉及分子运动的多种非线性光谱学研究，并有望扩展至异质层结构及显式热涨落领域。
研究不足
该方法仅适用于电子非共振光-物质相互作用系统，且未描述电子激发能以上的能量区域。CRK模型中的线性电子极化近似也限制了对电子极化非线性效应的描述。
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基于电荷响应核模型的多尺度耦合麦克斯韦方程与可极化分子动力学模拟
DOI：10.1063/1.5143742
期刊：The Journal of Chemical Physics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
基于多尺度模型，我们开发了一种耦合麦克斯韦方程与可极化分子动力学模拟的计算方案，用于描述晶体固体中光电磁波与分子的耦合动力学过程。该方案采用电荷响应核模型来体现分子的电子极化效应，适用于涉及光谱学和光子学中原子运动的非电子共振型光-物质相互作用系统。由于该方案能同步追踪宏观尺度的介质内光传播过程与微观尺度的分子在光电场作用下的运动，从而实现对实验装置的建模及其测量过程的模拟。作为首次应用，我们展示了冰晶固体三种基础光谱学的数值模拟案例：可见光反射与透射模拟、红外吸收测量以及受激拉曼散射测量，这些案例清晰呈现了光谱过程中相互作用的光场与分子的详细行为特征。
作者：
Atsushi Yamada
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