2024年11月25日上午，世界杯预选赛买球第九期博士生培优学术沙龙在物理学院西楼202报告厅举行。本期沙龙邀请到国家纳米科学中心张进特聘研究员为大家作题为“含时密度泛函理论和激发态动力学模拟”的报告。沙龙由物理学院培优计划博士生马辰俊同学主持。
马辰俊同学主持沙龙
张进研究员
张进老师是国家纳米科学中心特聘研究员、博士生导师，中国科学院“率先行动”计划入选者，入选欧盟玛丽居里学者及德国洪堡学者。张老师2013年本科毕业于吉林大学，2019年在中国科学院物理研究所获得理学博士学位，导师为孟胜研究员。2018-2019年间在英国帝国理工学院材料系担任研究助理。2019-2024年于德国马克斯-普朗克物质结构与动力学研究所从事博士后研究，合作导师为Angel Rubio。张进老师长期从事理论计算与模拟研究，聚焦于光伏材料、光电探测器及光致相变材料中的激发态动力学和光学响应特性等前沿领域。以第一作者（含共同）或通讯作者身份发表重要学术论文30篇，总引用次数超过4000次。
张进作报告
讲座伊始，张进对凝聚态体系的激发态及其动力学做了背景介绍，然后介绍了含时密度泛函理论（TDDFT）。张老师从密度泛函理论（DFT）的基本原理出发介绍了DFT在处理激发态等问题上所面临的限制。为克服相关的限制，人们将DFT拓展到含时领域，构建了TDDFT。张老师首先介绍了TDDFT的基本理论框架、计算流程及其可描述的激发态性质，然后对比了线性响应和实时TDDFT的差异及各自的适用体系，最后针对实时TDDFT介绍了国产开发的激发态动力学模拟软件包——TDAP。相较于国外同类计算软件，TDAP具有计算量低、稳定性好、处理体系大等优点。
接着，张老师对含时密度泛函理论在超快晶格动力学方面的应用做了具体介绍。在电荷密度波材料1T-TaS2中，会存在光激发诱导的相转变。利用激发态动力学模拟发现，随着激光强度增大会诱导非热晶格振荡过程并伴随着新奇的亚稳态结构，之后实验中也验证了由该理论预测的强激光诱导的结构动力学过程。另外，张老师指出晶格振动也可以调控非线性光学响应。通过理论计算发现，声子激发和耦合等过程可以高效调制材料的非线性光谱和高次谐波。
张进作报告
随后，张老师介绍了对激发态电子动力学和磁结构动力学过程的模拟工作。利用含时密度泛函理论可以计算二维材料异质结中的超快电荷转移过程，相关模拟计算解释了二维材料界面的热电子弛豫路径。同时，可以利用激发态动力学准确模拟α-RuCl3等磁性材料中的激光诱导超快磁转变。在报告的最后，张老师对整场报告做了总结，并对本领域作了展望，指出还可以进一步拓展含时密度泛函理论的计算方法以解决传统领域内的一些经典难题。
现场师生提问
讲座结束后，现场师生就含时密度泛函理论计算的具体步骤、自旋-轨道耦合计算细节、非线性光学计算、超快退磁过程等方面的问题踊跃提问，张进老师做了详实具体的解答。在自由讨论环节，同学们针对科研中遇到的问题及对相关领域的看法与张老师作了进一步的交流讨论，获得了宝贵的科研建议。至此本期学术沙龙活动圆满结束。
文案 马辰俊
图片 马辰俊 王逸君
审核 王越 张进 唐宁
