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Electron-Phonon Coupled Heat Transfer and Thermal Response Induced by Femtosecond Laser Heating of Gold

机译：飞秒激光加热金引起的电子-声子耦合传热和热响应

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Ab initio simulation is one of the most effective theoretical tools to study the electrons evolved heat transfer process. Here, we report the use of finite-temperature density functional theory (DFT) to investigate the electron thermal excitation, electron-phonon coupled heat transfer, and the corresponding thermal response induced by energy deposition of femtosecond laser pulse in gold. The calculated results for cases with different scales of electron excitations demonstrate significant electron temperature dependence of electron heat capacity and electron-phonon coupling factor. Bond hardening of laser-irradiated gold and structural variation from solid to liquid are observed. The obtained results shed light upon the ultrafast microscopic processes of thermal energy transport from electron subsystem to lattice subsystem and serve for an improved interpretation of femtosecond laser-metal interaction.
机译：从头计算是研究电子演化的传热过程的最有效的理论工具之一。在这里，我们报告使用有限温度密度泛函理论（DFT）来研究飞秒激光脉冲在金中的能量沉积所引起的电子热激发，电子-声子耦合传热以及相应的热响应。对于具有不同电子激发尺度的情况，计算结果表明，电子热容量和电子-声子耦合因子对电子温度的依赖性很大。观察到激光辐照金的键硬化和从固体到液体的结构变化。获得的结果揭示了从电子子系统到晶格子系统的热能超快微观过程，并为飞秒激光-金属相互作用的改进解释提供了条件。

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