Projektbeschreibung
Transportphänomene aus der gemeinsamen Perspektive klassischer und quantenmechanischer Beschreibungen
Versuche, klassische Beschreibungen unserer Welt mit quantenmechanischen Erklärungen zu verbinden, gestalten sich oft schwierig. Das gilt auch für Transportkoeffizienten, die die Bewegungen von Erhaltungsgrößen wie Masse und Energie bestimmen. Viele davon wurden über eine Kombination aus Molekulardynamik-Simulationen und grundlegenden Methoden, die auf etablierten Naturgesetzen beruhen, definiert. Wenn jedoch Lichtkerne statt klassischer punktartiger Kerne involviert sind, können Quanteneffekte auftreten, die sich erheblich auf Transportphänomene und die entsprechenden Koeffizienten auswirken. Das EU-finanzierte Projekt TRANQUIL nutzt Verfahren der Molekulardynamik aus, die nukleare Quanteneffekte bei den Transporteigenschaften komplexer ionischer Flüssigkeiten umfassen, und entwickelt eine Plattform, um die massiven parallelen Simulationen zu unterstützen.
Ziel
Transport coefficients govern the irreversible flow of extensive, conserved quantities, like mass, momentum, charge and energy. They are fundamental in both science and technology, governing from battery- and fuel-cell-efficiency to the lifecycle of planets. During the last decades, transport coefficients have been successfully extracted from equilibrium molecular dynamics (MD) simulations, according to the Green-Kubo theory of linear response. The theory has been also recently reformulated in ab-initio framework, thanks to the widespread use of density functional theory and new theoretical advancements, like the so-called gauge-invariance principle or novel data-analysis techniques. Despite these great advancements, when light nuclei are present, nuclear quantum effects can arise -like quantum tunnelling and zero-point energy effects-, which are not considered with standard molecular dynamics simulations with classical, point-like nuclei, and may strongly affect transport coefficients. In TRANQUIL we shall employ imaginary-time path integral molecular dynamics techniques to include NQEs in the transport properties of complex ionic liquids, relevant in energy-management technology and planetary science. Machine learning models will be exploited to construct ab-initio accurate force fields for faster MD simulations, as well as to define the atomic properties that are necessary to obtain well-defined microscopic fluxes needed in GK theory, like the dynamical charge or the local energy of each atom. TRANQUIL will also develop new, highly-scalable, and open-source software platform to manage the massively parallel MD simulations required, through the deployment of a targeted secondment. Within TRANQUIL, the experienced researcher will extend his scientific network of collaborations, and learn new leadership skills to boost his career as EU scientist in Condensed Matter theory and reach a full scientific independence.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schweiz