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ManipULation of photoinduced processes bY reshaping tranSition StatEs via transient Strong coupling

Description du projet

Révolutionner la photochimie grâce au contrôle polaritonique transitoire

La photochimie est une branche de la chimie qui implique l’étude des réactions chimiques induites par la lumière. Elle trouve de nombreuses applications dans diverses industries. Elle implique l’utilisation d’une stimulation laser externe et d’une modification chimique pour manipuler efficacement les molécules en produits utiles. Le projet ULYSSES, financé par l’UE, entend révolutionner le domaine de la photochimie en développant un nouveau processus chimique qui utilise la lumière pour permettre une manipulation et un contrôle chimique efficaces et précis des molécules en temps réel, ce qui ouvre la voie à d’innombrables possibilités d’innovation. L’innovation clé du projet repose sur l’introduction du contrôle polaritonique transitoire, qui utilise des polaritons activés à la demande dans des nanocavités optiques.

Objectif

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.

Institution d’accueil

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 1 497 100,00
Adresse
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italie

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Région
Nord-Ovest Lombardia Milano
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 497 100,00

Bénéficiaires (1)