低维纳米材料中受激电子诱导的结构演变研究，揭示了电-声子相互作用过程的特征时间尺度。作为典型的管状一维材料，硼氮纳米管（BNNT）具有卓越的热力学性能、化学稳定性和生物兼容性而受到广泛关注。超快结构动力学分析可以揭示其中的重要物理特性以及蕴含的物理机制，为发展新型纳米光电子器件提供重要物理信息。值得注意的是，尽管硼氮纳米管具有与碳纳米管相似的一维管状结构，但它却是一种绝缘性优异的宽禁带半导体。
深入理解硼氮纳米管结构动力学和激光诱导电子结构变化，对设计和优化基于硼氮材料体系的低维半导体超快功能器件有着重要指导意义。
目前超快动力学的研究主要借助于泵浦-探测（pump-probe）技术。超快透射电子显微镜（UTEM）、超快电子衍射（UED）和超快X射线衍射（UXRD）是三种最常用的结构动力学研究手段。
其中，超快X射线衍射和超快电子衍射主要是从衍射空间（倒空间）获取材料的超快结构变化信息，而配备有能量损失谱的超快透射电子显微镜则具备从实空间、倒空间、能量空间三个维度综合研究材料超快动力学的能力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的李建奇研究员团队多年来一直致力于超快透射电子显微技术的发展。
利用自行研发的核心技术，成功研制出了国内首台超快电子显微镜和场发射超快电镜，并在多个体系的动力学研究中取得了重要进展。
近期，李建奇研究员团队在硼氮纳米管超快结构动力学的研究工作中取得了新进展。通过超快透射电子显微镜的飞秒和纳秒频闪模式，首次揭示了硼氮纳米管的完整周期的可逆的结构动力学过程。
多壁硼氮纳米管的晶格动力学在整个周期内展现出四个不同时间尺度的动力学过程，依次为载流子和声子驱动的瞬态过程，俄歇复合引起的晶格再次热化过程，新的准热平衡状态，以及热扩散过程。与碳纳米管相比，硼氮纳米管的非热过程表现出极大的差异。其轴向的非热膨胀和径向的非热收缩达到最大值的时间相差足有15 ps。通过三光子吸收，硼氮纳米管中的π电子，从价带跃迁到导带。
电子在键中的聚集削弱了层内B-N键，导致轴向的膨胀。另一方面，垂直于轴向的σ键电荷密度的增益加强了层间相互作用导致了径向的收缩。
李建奇研究员团队还利用超快透射电子显微镜的电子能量损失谱功能，研究了硼氮纳米管的电子结构动力学过程。实验结果表明，在飞秒激光激发后，硼氮纳米管存在明显的能隙收缩现象。能隙收缩过程具有与晶格非热过程相似的时间演化规律。这一实验事实指出，半导体中激光诱导的电子结构变化与晶体结构变化可能存在内在关联。上述工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和中国博士后创新人才支持计划的支持。