Time-dependent complete-active-space self-consistent field method for multielectron dynamics in intense laser fields (2013)
要旨訳:
高強度場中の多電子ダイナミクスを記述するためのTD-CASSCF(time-dependent complete-active-space self-consistent-field: 時間依存完全活性空間自己無撞着場)法を開発した。TD-CASSCF法では、強く束縛され外場に応答しない電子をfrozen-core軌道、強く束縛されているが外場に応答し得る電子をdynamical-core軌道でそれぞれモデル化し、電離電子はactive軌道内で完全相関させる。これにより、多電子系における電離ダイナミクスをコンパクトかつ正確に記述することを可能にした。Frozen-core、dynamical-core、activeへの分類は物理的状況や必要とする精度に応じて柔軟に行うことができ、MCTDHF(multiconfiguration time-dependent Hartree-Fock: 多配置時間依存ハートリー・フォック)法を特殊なケースとして含んでいる。TD-CASSCF法を一次元LiH(水素化リチウム)およびLiH二量体モデルの電離ダイナミクスに適用した結果、顕著に電離する電子が含まれるようにactive空間を設定すれば、厳密なMCTDHF法の結果を極めて精度よく再現した。我々の開発したTD-CASSCF法によって、高強度場中の原子・分子の超高速現象の第一原理研究の新たな道が開かれると期待している。
Abstract:
The time-dependent complete-active-space self-consistent-field (TD-CASSCF) method for the description of multielectron dynamics in intense laser fields is presented, and a comprehensive description of the method is given. It introduces the concept of frozen-core (to model tightly bound electrons with no response to the field), dynamical-core (to model electrons tightly bound but responding to the field), and active (fully correlated to describe ionizing electrons) orbital subspaces, allowing compact yet accurate representation of ionization dynamics in many-electron systems. The classification into the subspaces can be done flexibly, according to simulated physical situations and desired accuracy, and the multiconfiguration time-dependent Hartree-Fock (MCTDHF) approach is included as a special case. To assess its performance, we apply the TD-CASSCF method to the ionization dynamics of one-dimensional lithium hydride (LiH) and LiH dimer models, and confirm that the present method closely reproduces rigorous MCTDHF results if active orbital space is chosen large enough to include appreciably ionizing electrons. The TD-CASSCF method will open a way to the first-principles theoretical study of intense-field-induced ultrafast phenomena in realistic atoms and molecules.
Source:
T. Sato and K. L. Ishikawa, Time-dependent complete-active-space self-consistent field method for multielectron dynamics in intense laser fields, Phys. Rev. A 88, 023402 (15 pages) (2013). (http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.88.023402)