电子与晶格振动之间的相互作用，即电子-声子耦合，是决定声子介导超导体的配对强度和超导转变温度的关键因素。超快激光能够在飞秒时间尺度上改变电子分布，为电声耦合的调制提供了新的手段。然而，如何从光激发后的电子动力学出发，定量描述光激发引起的电声耦合变化及其对超导性的影响，仍是一个需要解决的问题。实验中早期非热电子激发与后续电子热化效应相互交织，也使超快调制电声耦合的微观机制难以通过超快实验直接确定。
近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF10组的博士研究生杨阳在廉超副研究员、孟胜研究员的指导下，建立了融合含时密度泛函理论、密度泛函微扰理论和各向异性Migdal–Eliashberg理论的第一性原理计算方法，将光激发电子动力学、动量分辨的电声耦合与超导能隙计算整合在一起，形成了新的统一理论框架。团队以典型声子介导的双带超导体二硼化镁（MgB₂）为研究对象，揭示了超快激光通过轨道选择性电荷转移增强特定模式电声耦合与超导电性的微观机制。
研究发现，近红外激光脉冲能够使电子从硼面内σ轨道转移至面外π轨道，降低硼—硼键附近的电子密度。伴随这一电荷重分布，硼原子面内伸缩振动所对应的E2g声子沿Γ–A方向软化，相关电声耦合矩阵元发生重整化，总电声耦合常数λ由基态的0.632增至激发态的0.699。各向异性超导能隙计算表明，光激发后σ带超导能隙明显增大，π带能隙的变化较小。在所考察的弱激发条件和早期准稳态近似下，计算得到的超导转变温度由基态时的"40 K" 提高至激发态情况下的"52 K" 。进一步与实验测量结果的对照研究表明，光激发早期形成的非热电子分布是产生光诱导电声耦合与超导增强效应的关键。该研究为从第一性原理预测光调控电声耦合与超导电性提供了系统性计算工具，为新型量子器件的设计提供了理论支持。
相关成果以“Ultrafast Modulation of Electron-Phonon Couplings and Phonon-Mediated Superconductivity”为题，于2026年10月1日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters 137, 146902 (2026)）。中国科学院物理所博士研究生杨阳为论文第一作者，廉超副研究员和孟胜研究员为通讯作者，中国科学院物理研究所博士后陈大强和博士研究生卜炫德参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院相关项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1103/pzpk-81tt
图. 近红外激发后MgB₂的(a) 电荷重分布；(b) 声子软化；(c) Eliashberg谱函数与总电声耦合强度；(d) 超导能隙随温度的变化；(e) 超导调控微观机制示意图。