激光产生纳米等离子体的皮秒传播流体力学模型

已知自由电子激光脉冲与中等或较大尺寸团簇的相互作用会产生准中性纳米等离子体，随后其在流体力学时间尺度上膨胀，即 $>1$ ps。为了更好地理解来自激光辐照团簇实验的离子和电子数据，需要在此类长时间尺度上模拟团簇动力学，而分子动力学方法在此变得低效。因此我们提出一种两步分子动力学-流体力学方案。第一步，我们使用分子动力学代码追踪受辐照团簇的动力学，直至所有光激发及相应的弛豫过程结束，并形成由基态离子和热化电子组成的纳米等离子体。第二步，我们以计算高效的流体力学方法对该纳米等离子体进行长时间尺度传播。在本文中，我们考察了流体力学双流体方法追踪球对称纳米等离子体膨胀的可行性，此阶段暂未考虑碰撞电离和三体复合过程。我们将结果与相应的分子动力学模拟进行比较。我们表明，与分子动力学方法相比，有关纳米等离子体传播的所有相关信息均可从流体力学模拟中以显著降低的计算代价提取。最后，我们评论了当前模型的准确性和局限性，并讨论了两步策略未来可能的发展。