极化子，由虚声子云修饰的电子(或空穴)构成的准粒子，广泛存在于金属氧化物、二维材料等体系中。在高温超导、铁电、光催化等现象中发挥关键作用，却因其强烈的局域性导致极低的迁移率，制约光电器件性能。
最近，中国科学院物理研究所的研究团队开发了非绝热含时密度泛函分子动力学方法和软件(TDAP)。在激光驱动下，他们首次发现相干声子能够有效提高极化子的传输速度。预计在过氧化二锂中，通过激光参数调节，载流子的迁移率有望提升八个数量级，为设计高通断比、超快响应速度的新一代光电器件提供新思路。
利用第一性原理非平衡动力学模拟，研究团队揭示了激光诱导准动量位于布里渊区中心的横向光学模式，促进极化子在极短时间内进行转移。他们发现特定模式的选择性激发能有效降低极化子传输的能垒，而能垒的降低与声子振幅成线性关系。
极化子体系的非绝热效应加强了声子的非谐性，使得特征模式能够迅速从布里渊区中心散射到边界，推动极化子的晶格畸变在不同原胞间迁移。基于此微观机制，他们提出了通过调节相干声子振幅的通用方案，控制激光驱动下的载流子迁移率。
相关成果以“Giant acceleration of polaron transport by ultrafast laser-induced coherent phonons”为题发表在Science Advances，得到国家重点研究与发展计划、国家自然科学基金委项目和中国科学院的资助。这一突破性研究将开启光电技术的新纪元。
