作为先进的加工工具，飞秒激光烧蚀在材料微/纳加工领域具有独特优势，因为其脉冲持续时间极短且峰值强度极高[1]、[2]。与传统长脉冲激光不同，飞秒激光在极短时间内将能量沉积到材料中，通常短于电子-声子松弛时间和热扩散时间[3]、[4]。这种“冷加工”特性使得加工区域具有极高的精度和可控性，同时将热影响区和残余应力降至最低[5]、[6]。因此，飞秒激光在航空航天、生物医学工程、微电子制造和表面改性等多个高科技领域得到广泛应用[7]、[8]、[9]、[10]。特别是在复杂表面结构的制造和超精密材料去除方面，飞秒激光已成为不可或缺的工具[11]。
钼作为一种难熔金属，由于其机械稳定性、优异的导热性和耐腐蚀性，在航空航天、核工业和电子设备等前沿领域得到广泛应用[12]。然而，金属表面在激光照射下的烧蚀机制非常复杂，涉及快速熔化、氧化和相变[13]、[14]、[15]。Ionin等人[16]系统区分了三种不同的烧蚀机制：超快等离子体膨胀、剥落式烧蚀和超临界流体膨胀。这为理解激光与物质的相互作用提供了深刻的理论基础。Ushkov等人[17]使用飞秒激光对液态WSe2进行了脉冲烧蚀和破碎实验，揭示了这两种方法在合成TMDC纳米颗粒方面的特异性，反映了材料设计和纳米结构优化的重要性。许多学者采用实验或仿真方法研究了激光与金属相互作用过程中的烧蚀形态和潜在机制。表1总结了学者们使用实验或仿真方法对钼金属进行激光烧蚀的研究成果。分析表明，飞秒激光烧蚀钼金属会引起熔化和相变，并伴随应力变化。
Zavidovskiy等人[29]创新性地提出了一种通过液态飞秒激光烧蚀合成MoS2-金纳米复合材料的新方法，并利用MoS2的氧化敏感性来调节纳米复合材料的光学性能。这种表面氧化不仅是激光加工的副产品，也是一个可调节的过程。因此，建立热力学与氧化动力学之间的精确关系对于先进材料的功能化至关重要。传统的实验技术本质上只能提供宏观结果或静态表面信息，无法揭示原子尺度的动态过程。基于密度泛函理论（DFT）和量子力学（QM）的第一性原理计算方法已被引入来模拟氧化机制[30]，但这些方法通常仅适用于小系统尺寸。相比之下，反应力场（ReaxFF）方法能够对较大系统中的键断裂和形成事件进行建模。例如，Vasenkov等人[31]在MD模拟中使用了ReaxFF来研究极端条件下钼基合金的机械性能和氧化行为，发现钼的氧化速率明显高于镍。同样，Mao等人[32]研究了MoS2的氧化和氢化机制，并证明添加Ti可以有效抑制氧化过程中的晶格退化。可以看出，在激光加工过程中氧化是不可避免的。通过理解不同参数下的氧化机制，可以根据需要增强或抑制氧化。
尽管在金属烧蚀领域进行了大量研究，但钼的独特性质带来了挑战。与铝和铜等传统的fcc金属不同，钼具有高熔点（2896 K）和bcc晶体结构。其难熔性质导致严重的温度梯度和复杂的结构不稳定性。现有模型主要关注物理相变，而忽略了钼在极端条件下的高化学反应性。为了解决这个问题，我们提出了一个将电子激发与化学键演变相结合的模型。本研究的创新之处在于将TTM-MD与ReaxFF进行分层耦合，证明了溅射碎片中存在氧化物。本研究中探索的激光-物质相互作用机制直接关系到光学器件组件的设计和功能优化，为调整加工技术以提高制造效率和质量提供了新的见解。这是本研究的重要贡献。
