我校智能与电子工程学院微电子系教师张子博以第一作者兼通讯作者身份，在材料计算领域国际期刊《Computational Materials Science》发表题为“Non-monotonic response of a strongly coupled perovskite lattice under localized non-equilibrium driving”（强耦合钙钛矿晶格在局域非平衡驱动下的非单调响应）的研究论文。该研究通过分子动力学模拟，揭示了强耦合晶格在局域脉冲驱动下呈现的“非单调响应”规律，为理解受驱凝聚态体系的空间选择性响应提供了一般性框架。

卤化物钙钛矿（如 MAPbI₃）是一类在光伏、发光与探测领域极具潜力的半导体材料。这类材料兼具“刚性晶格骨架”与“局域可激发自由度”：一方面骨架长程连通、结构稳健；另一方面甲基铵基团转动、局域极性涨落等软自由度在晶格中持续保持动力学活性。当能量被注入材料内一个亚纳米尺度的有限区域时，受驱区域被局部激发，而周围晶格充当耗散环境——体系的响应因而由“局域激活”与“向外耗散”的竞争共同决定。

图1　强耦合钙钛矿晶格的局域驱动模型：刚性骨架与局域可激发自由度共存，脉冲能量注入后经局域重组向周围晶格耗散（取自论文 Figure 1）

一个自然的直觉是：驱动越强，结构就越趋于无序乃至熔化。但张子博老师团队发现，事实并非如此简单。研究团队将“局域–全局结构关联”与“时间分辨动力学观测量”相结合，并对五个独立速度初值（N=5）做统计系综平均、辅以质心平移修正，系统扫描了不同脉冲强度下的结构响应。

结果显示，系统的结构响应并不是驱动强度的单调函数，而是清晰分为三个区域：弱驱动下体系基本保持稳定；中等驱动强度下，局域结构重组被显著增强，而大尺度无序仍被有效抑制，形成一个“活性重组区”；当驱动进一步增强，体系才走向饱和乃至类熔化状态。这种“先增强、后饱和”的非单调行为，源于受驱区的局部激发与向周围晶格能量耗散之间的竞争。

图2　不同脉冲强度下的结构响应相图：弹性响应（Phase I）→ 临界重构（Phase II）→ 局域熔化（Phase III），直观呈现“先增强、后饱和”的非单调响应（取自论文 Figure 5）

该研究的物理图像是：一个稳健的晶格骨架可以与局域可激发自由度共存，从而在非平衡外场下实现“选择性结构适应”——即在保持全局结构框架的同时，仅在局部完成所需的重排。这一认识不仅在钙钛矿材料中有意义，也为更广义的受驱凝聚态体系中“非单调、空间选择性响应”提供了一般性理解框架，对设计可在非平衡条件下工作的功能材料具有启发。