Simulating electronic dynamics with Quantum Trajectories by combining exact factorization and Density Functional Theory

Información del proyecto

QT-DFT

Identificador del acuerdo de subvención: 101104947

DOI

10.3030/101104947

Proyecto cerrado

Fecha de la firma de la CE 13 Julio 2023

Fecha de inicio 1 Octubre 2023

Fecha de finalización 30 Noviembre 2025

Financiado con arreglo a

• Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)

Coste total

Sin datos

Aportación de la UE

€ 200 141,89

Coordinado por

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
France

Descripción del proyecto

Método computacional fiable y práctico para simular procesos ultrarrápidos

Los fenómenos dependientes del tiempo, como los que tienen lugar en las celdas fotovoltaicas, los ordenadores cuánticos y los daños por radiación, son fundamentales para muchas tecnologías. Sin embargo, los métodos de simulación actuales, en concreto la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo, no permiten modelizar con precisión la dinámica electrónica. En el proyecto QT-DFT, que cuenta con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, se debería ayudar a superar estas limitaciones combinando aproximaciones funcionales de densidad innovadoras y un algoritmo semiclásico para la propagación temporal de electrones. El planteamiento propuesto, que se basa en la factorización exacta, desacopla la función de onda en dos ecuaciones acopladas, lo cual ofrece una perspectiva más clara de la descomposición de los entornos químicos. El objetivo último del proyecto QT-DFT es favorecer simulaciones precisas de procesos ultrarrápidos que complementen técnicas experimentales punteras como la espectroscopia de attosegundos.

Objetivo

The quantum mechanical simulation of time-dependent (TD) phenomena is relevant for many technological and medical applications, as in solar cells design, control of radiation damage in biomolecules, photocatalysis, nanoscale conductance devices, and quantum computers.
With this proposal, the candidate intends to overcome the most critical limitations of current methods for the calculation of electronic dynamics - most notably of TD Density Functional Theory (DFT) - by pioneering a combination of (1) innovative density functional approximations and (2) an algorithm for time-propagation that treats one electron semi-classically.
The common thread linking these parts is the so-called exact factorization, an overarching strategy that has been used by both the candidate and the supervisor in the contexts of DFT and molecular dynamics (MD), respectively. According to this strategy, the wavefunction is rewritten as a product of a “marginal” and a “conditional” amplitude and the corresponding Schrödinger equation is conveniently expanded into two coupled equations, providing a clear decomposition of the chemical environment.
Joining together the candidate's expertise in fundamental DFT and the supervisor’s expertise in trajectory-based approaches, the algorithm that will be developed takes inspiration from the method elaborated by the host for ab initio MD simulations and adapts and supplements it in a way suitable to treat the motion of electrons. The project includes validation of the algorithm on simple electronic structures (simple atoms/molecules), whose static and dynamical densities and potentials are computationally accessible and can serve as benchmark.
The end goal of the project is to develop a reliable and computationally practical method for the simulation of ultrafast processes that can support and complement the emergent experimental techniques (attosecond spectroscopy), particularly for those cases for which present TDDFT or alternative approaches fail.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

• ciencias naturales › ciencias químicas › catálisis › fotocatálisis
• ciencias naturales › ciencias biológicas › bioquímica › biomoléculas
• ingeniería y tecnología › ingeniería eléctrica, ingeniería electrónica, ingeniería de la información › ingeniería electrónica › hardware informático › ordenador cuántico
• ciencias naturales › ciencias físicas › óptica › espectroscopia

Palabras clave

• Density Functional Theory
• Exact Factorization
• electronic dynamics
• ultrafast processes
• trajectory-based approaches

Programa(s)

• HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) PROGRAMA PRINCIPAL
  

Tema(s)

• HORIZON-MSCA-2022-PF-01-01 - MSCA Postdoctoral Fellowships 2022
  

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

Convocatoria de propuestas

HORIZON-MSCA-2022-PF-01

Coordinador

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS

• Aportación neta de la UEn: € 200 141,89
• Dirección: RUE MICHEL ANGE 3 ; 75794 PARIS ; Francia
• Región: Ile-de-France › Ile-de-France › Paris
• Tipo de actividad: Research Organisations
• Coste total: Sin datos