2024年11月25日上午，beat365官方网站第九期博士生培優學術沙龍在beat365西樓202報告廳舉行。本期沙龍邀請到國家納米科學中心張進特聘研究員為大家作題為“含時密度泛函理論和激發态動力學模拟”的報告。沙龍由beat365培優計劃博士生馬辰俊同學主持。
馬辰俊同學主持沙龍
張進研究員
張進老師是國家納米科學中心特聘研究員、博士生導師，中國科學院“率先行動”計劃入選者，入選歐盟瑪麗居裡學者及德國洪堡學者。張老師2013年本科畢業于吉林大學，2019年在中國科學院物理研究所獲得理學博士學位，導師為孟勝研究員。2018-2019年間在英國帝國理工學院材料系擔任研究助理。2019-2024年于德國馬克斯-普朗克物質結構與動力學研究所從事博士後研究，合作導師為Angel Rubio。張進老師長期從事理論計算與模拟研究，聚焦于光伏材料、光電探測器及光緻相變材料中的激發态動力學和光學響應特性等前沿領域。以第一作者（含共同）或通訊作者身份發表重要學術論文30篇，總引用次數超過4000次。
張進作報告
講座伊始，張進對凝聚态體系的激發态及其動力學做了背景介紹，然後介紹了含時密度泛函理論（TDDFT）。張老師從密度泛函理論（DFT）的基本原理出發介紹了DFT在處理激發态等問題上所面臨的限制。為克服相關的限制，人們将DFT拓展到含時領域，構建了TDDFT。張老師首先介紹了TDDFT的基本理論框架、計算流程及其可描述的激發态性質，然後對比了線性響應和實時TDDFT的差異及各自的适用體系，最後針對實時TDDFT介紹了國産開發的激發态動力學模拟軟件包——TDAP。相較于國外同類計算軟件，TDAP具有計算量低、穩定性好、處理體系大等優點。
接着，張老師對含時密度泛函理論在超快晶格動力學方面的應用做了具體介紹。在電荷密度波材料1T-TaS2中，會存在光激發誘導的相轉變。利用激發态動力學模拟發現，随着激光強度增大會誘導非熱晶格振蕩過程并伴随着新奇的亞穩态結構，之後實驗中也驗證了由該理論預測的強激光誘導的結構動力學過程。另外，張老師指出晶格振動也可以調控非線性光學響應。通過理論計算發現，聲子激發和耦合等過程可以高效調制材料的非線性光譜和高次諧波。
張進作報告
随後，張老師介紹了對激發态電子動力學和磁結構動力學過程的模拟工作。利用含時密度泛函理論可以計算二維材料異質結中的超快電荷轉移過程，相關模拟計算解釋了二維材料界面的熱電子弛豫路徑。同時，可以利用激發态動力學準确模拟α-RuCl3等磁性材料中的激光誘導超快磁轉變。在報告的最後，張老師對整場報告做了總結，并對本領域作了展望，指出還可以進一步拓展含時密度泛函理論的計算方法以解決傳統領域内的一些經典難題。
現場師生提問
講座結束後，現場師生就含時密度泛函理論計算的具體步驟、自旋-軌道耦合計算細節、非線性光學計算、超快退磁過程等方面的問題踴躍提問，張進老師做了詳實具體的解答。在自由讨論環節，同學們針對科研中遇到的問題及對相關領域的看法與張老師作了進一步的交流讨論，獲得了寶貴的科研建議。至此本期學術沙龍活動圓滿結束。
文案 馬辰俊
圖片 馬辰俊 王逸君
審核 王越 張進 唐甯
