金属纳米结构非线性光学响应的数值方案：采用有效薛定谔方程求解量子流体动力学理论
光学
2021-09-13 v1 计算物理
摘要
量子流体动力学理论（QHT）能够描述金属纳米结构中出现的一些量子电子动力学特征，如空间非局域性、电子溢出和量子隧穿。此外，基于 QHT 的数值模拟比完全量子力学方法（如使用凝胶模型的含时密度泛函理论）更为高效。然而，QHT 涉及动能泛函，其实际实现通常会引发显著的数值不稳定性，尤其是在非线性光学现象中。为了缓解这一问题，我们开发了一种即使在非线性区域也相当稳定的 QHT 数值求解方法。我们方法的关键是利用有效薛定谔方程重写 QHT 的动力学方程。我们将该新方法应用于金属纳米粒子的线性和非线性响应，并将结果与完全量子力学计算进行了比较。结果证明了我们方法的数值稳定性，以及 QHT 的可靠性与局限性。
引用
@article{arxiv.2109.04651,
title = {Numerical scheme for nonlinear optical response of metallic nanostructure: Quantum hydrodynamic theory solved by adopting effective Schr\"odinger equation},
author = {Takashi Takeuchi and Kazuhiro Yabana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.04651},
year = {2021}
}
备注
36 pages, 4 figures