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该研究团队提出了一种超越电偶极近似（EDA）的普适理论框架，用于描述光与物质的相互作用，该框架适用于与空间结构电场相互作用的扩展纳米/微米尺度材料，且无需在有限多极阶数处截断。该方法基于Power-Zienau-Woolley（PZW）光-物质相互作用哈密顿量，以及通过第一性原理计算可获得的极大局域化Wannier函数（MLWFs）基组来表征材料哈密顿量。研究人员利用该方法阐明了普遍使用的偶极近似的局限性，通过考察强度均匀与非均匀的电场，以及系统尺寸与光波长的多种比例关系，确定了EDA失效的条件——这些情况会导致光诱导动力学出现显著误差。 与传统认知相反，该团队发现：当光垂直照射一维或二维材料时，EDA对均匀照明体系表现出惊人的鲁棒性；而对于三维材料或低维材料的非垂直照射，当波长与系统尺寸相当时，传统认知成立且EDA开始失效。此外，当材料被部分或非均匀照射时EDA也会失效——对于缓慢变化的场强，可通过有限阶多极修正来纠正误差；但对于剧烈变化的场强，多极修正项的计算将变得不切实际。相比之下，该方法以标准偶极计算的计算成本，实现了超越偶极近似的光-物质相互作用描述。这种高效性使得纳米器件、量子材料及界面中空间结构光-物质动力学的精确第一性原理模拟成为可能。