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TRANsport with QUantum nuclei in Ionic Liquids

Description du projet

Phénomènes de transport sous la double perspective des descriptions classiques et quantiques

Tenter de fusionner les descriptions classiques de notre monde avec les descriptions quantiques s’avère souvent très complexe. C’est notamment le cas pour ce qui concerne les coefficients de transport qui régissent le mouvement de quantités conservées comme la masse et l’énergie. Nombre d’entre eux ont été définis par une combinaison de simulations de dynamique moléculaire et de méthodes dites de principes premiers reposant sur des lois établies de la nature. Cependant, des effets quantiques peuvent apparaître lorsque des noyaux légers sont impliqués au lieu de noyaux ponctuels classiques, ce qui a un impact considérable sur les phénomènes de transport et les coefficients correspondants. Le projet TRANQUIL, financé par l’UE, exploite des techniques de dynamique moléculaire qui incluent les effets quantiques nucléaires dans les propriétés de transport des liquides ioniques complexes et développe une plateforme destinée à soutenir leurs simulations fortement parallèles.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Contribution nette de l'UE
€ 203 149,44
Adresse
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Suisse
Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 203 149,44