基于原子-连续介质模型的超短激光烧蚀液体中金属纳米颗粒合成的数值研究

摘要： 我们提出了一种基于原子连续介质模型的框架，结合分子动力学（MD）和双温模型（TTM）方法，用于表征超短激光烧蚀固体靶材在水环境中金属纳米颗粒（NPs）的生长过程。该模型能够以原子分辨率解析快速非平衡激光诱导相变过程的动力学特性，同时在连续介质层面考虑自由载流子的影响——这些载流子在激光短脉冲与金属相互作用过程中起决定性作用。我们的模拟结果阐明了可能解释实验观测数据的机制，包括存在两种尺寸分布的纳米颗粒群体（小尺寸群平均粒径5-15纳米，大尺寸群达数十纳米）。所形成的纳米颗粒在能源、催化和医疗健康等领域具有重要应用价值。