Projektbeschreibung
Revolution in der Photochemie mit transienter Polaritonensteuerung
Die Photochemie ist ein Teilgebiet der Chemie, das sich mit der Erforschung chemischer Reaktionen befasst, die durch Licht ausgelöst werden. Sie kommt in verschiedenen Industriezweigen zur Anwendung. Dabei werden Moleküle durch externe Laserstimulation und chemische Modifikation effizient in nützliche Produkte umgewandelt. Das EU-finanzierte Projekt ULYSSES zielt darauf ab, das Gebiet der Photochemie zu revolutionieren, indem ein neuartiger chemischer Prozess entwickelt wird, bei dem mittels Licht eine effiziente und genaue Manipulation und chemische Steuerung von Molekülen in Echtzeit vorgenommen wird, woraus sich zahllose Möglichkeiten der Innovation ergeben. Die Schlüsselinnovation des Projekts ist die Einführung der transienten Polaritonensteuerung, bei der Polaritonen zum Einsatz kommen, die bei Bedarf in optischen Nanokavitäten aktiviert werden.
Ziel
Photochemistry deals with the light-assisted transformation of molecules into useful products. These processes are routinely manipulated by chemical modification and external laser driving. Femtosecond coherent control uses ultrashort pulses to initiate and actively modulate a chemical reaction. However successful control of efficiency and specificity of a chemical process is still awaited.
ULYSSES proposes a radical departure from the way chemical processes are currently controlled by light. I will introduce an innovative “transient polaritonic control” for manipulation of photoinduced processes, using polaritons (hybrid light-matter states in strong coupling regime) activated on demand in optical nanocavities. I will exploit tunable resonances in metasurfaces (nanostructure arrays) excited by ultrashort pulses for controlling the energy landscape of molecules. Reconfigurable molecular/metasurface “metacavities” will switch on/off strong coupling for real-time selective reshaping of transition states, that I will apply to the proof-of-principle control of a photoisomerization reaction.
The project proposes a paradigm-shift in coherent control through three objectives, combining physical chemistry with ultrafast nanophotonics, which perfectly suit my scientific profile.
1) Develop a novel multidimensional “kD Spectroscopy” for characterizing fundamental processes in strongly coupled systems with the unprecedented combination of temporal and momentum resolutions.
2) Design and characterize reconfigurable metasurfaces with ultrafast all-optical tuning of resonances to enable transient strong coupling.
3) Demonstrate the manipulation of the energy landscape of a photoisomerization by reshaping the transition states via transient strong coupling in a metacavity.
I foresee my unique approach will transform chemical control by enabling real-time manipulation of the desired reaction pathways with potential for quantum chemistry, remote control, site-selectivity, catalysis.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC - Support for frontier research (ERC)Gastgebende Einrichtung
20133 Milano
Italien