• Electrons
• Floquet
• Nonequilibrium
• Phonons
• Time-dependent

In presenza di campi periodici nel tempo, i sistemi quantistici possono raggiungere regimi altrimenti non realizzabili in condizioni di equilibrio, e nuove fasi possono essere ingegnerizzate grazie ad un controllo esterno. In questa tesi ho analizzato l’effetto della presenza di correlazioni elettroniche in una catena atomica unidimensionale quando un intenso laser omogeneo è applicato a formare quasiparticelle elettroniche interagenti coi fotoni. Successivamente, usando una teoria efficace indipendente dal tempo per risolvere l’equazione di Schroedinger per elettroni non interagenti, ho calcolato l’evoluzione temporale di energia, velocità e densità di carica di stati quasi-stazionari in nanoribbon di grafene. Allo stesso tempo, ho simulato il moto di stati elettronici di bordo in nanoribbon di grafene in presenza di luce polarizzata circolarmente, analizzando le loro proprietà di scattering in presenza di barriere di potenziale e contatti elettrici, dimostrando la loro robustezza topologica. Infine, ho studiato con un metodo totalmente quantistico la transizione di fase di un modello a due siti irradiato da un impulso laser. Questo lavoro è stato motivato da recenti pionieristici lavori di ricerca teorici e sperimentali riguardo a spettroscopie risolte in tempo ed il controllo di proprietà strutturali ed elettroniche di materiali mediante l’uso di brevi impulsi laser. Dopo aver caratterizzato le fasi di equilibrio del sistema in presenza di un accoppiamento elettroni-fononi non-lineare, ho studiato la dinamica della fase a simmetria rotta inizialmente distorta quando un intenso impulso laser vicino alla risonanza eccita i modi fononici presenti.

Under the influence of time-periodic fields, quantum systems may reach regimes inaccessible under equilibrium conditions and new phases may be engineered by an external tunable control. In this thesis I investigated the effect of the presence of electronic correlations in a one-dimensional atomic chain when a strong homogeneous laser field is applied to form photon-dressed electron quasiparticles. Furtherly, using an effectively time-independent theory for non-interacting electrons to solve the time-periodic Schroedinger equation, I calculated the time-evolution of energies, velocities and charge density of emergent quasi-steady states in graphene. At the same time, I was able to simulate the motion of electronic edge states in graphene nanoribbons when irradiated by circularly-polarized light, analyzing their scattering properties in presence of potential barriers and leads, demonstrating their topological robustness. Eventually, I studied the phase transition of a model two-sites system driven by a laser pulse with a fully quantum approach. This work was motivated by ongoing theoretical and experimental pioneering works in time-resolved pump-probe spectroscopies and the control of electronic and structural properties of materials with short ultrafast laser pulses. After characterizing the equilibrium phases of the system with nonlinear electron-phonon coupling, I investigated the dynamics of the melting of the initially distorted symmetry-broken phase when a nearly-resonant intense ultrafast laser pulse pumped one soft phonon mode.