Terahertz 诱导的局部场动力学与水溶液瞬态双折射
化学物理
2026-05-26 v1
摘要
Terahertz Kerr 效应（TKE）光谱提供了对液体分子结构动力学的时间域光学探针，但测量得到的双折射仅在将瞬态分子结构、局部电场与非线性光学响应统一建模后才能在微观层面进行解释。我们将 terahertz 驱动的非平衡分子动力学与强化偶极-偶极（DID）响应模型结合起来，将水和水溶液的 TKE 信号与分子尺度的水合动力学相联系。从场依赖的分子能的多极展开开始，光学响应表述为一种差分极化，其中第一和第二分子超极化与由演化液体结构产生的瞬时局部场耦合。对于纯水，局部场项将不够结构化的内禀响应转化为实验观察到的双极 TKE 线型。在水溶液 MgCl₂ 中，采用可极化力场轨迹结合扩展光学响应，成功复现负双折射的浓度依赖增强，而非可极化轨迹则得出错误趋势。物种分辨分析将高浓度响应归因于强场极化的阴离子，更重要的是，归因于连接阳离子和阴离子的水分子。该工作确定 TKE 双折射是离子-水合局部场动力学的灵敏读数，并表明必须在轨迹和光学响应中考虑诱导极化，才能恢复电解质 TKE 测量中编码的结构动力学。
引用
@article{arxiv.2605.25702,
title = {Terahertz-induced local-field dynamics and transient birefringence in aqueous electrolytes},
author = {Naveen Kumar Kaliannan and Thomas D. Kühne and Hossam Elgabarty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25702},
year = {2026}
}