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

Informations projet

QT-DFT

N° de convention de subvention: 101104947

DOI 10.3030/101104947

Date de signature de la CE 13 Juillet 2023

Date de début 1 Octobre 2023

Date de fin 30 Septembre 2025

Financé au titre de

• Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)

Coût total Aucune donnée

Contribution de l’UE € 195 914,88

Coordonné par

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
France

Description du projet

Une méthode de calcul fiable et pratique pour simuler les processus ultrarapides

Les phénomènes dépendant du temps, tels que ceux impliqués dans les cellules solaires, les ordinateurs quantiques et les dommages causés par les radiations, sont cruciaux pour de nombreuses technologies. Cependant, les méthodes de simulation actuelles, notamment la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps, ne peuvent pas modéliser avec précision la dynamique électronique. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet QT-DFT devrait contribuer à surmonter ces limitations en combinant des approximations innovantes de la fonctionnelle de la densité et un algorithme semi-classique pour la propagation du temps des électrons. S’appuyant sur une factorisation exacte, l’approche proposée décompose la fonction d’onde en deux équations couplées, ce qui permet d’avoir une vision plus claire de la décomposition des environnements chimiques. L’objectif ultime de QT-DFT est de permettre des simulations précises de processus ultrarapides, en complément de techniques expérimentales de pointe telles que la spectroscopie attoseconde.

Objectif

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 Schrdinger 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 supervisors 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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

• sciences naturelles › sciences chimiques › catalyse › photocatalyse
• sciences naturelles › sciences biologiques › biochimie › biomolécule
• sciences naturelles › sciences physiques › optique › spectroscopie

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Mots‑clés

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

Programme(s)

• HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme

Thème(s)

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

Appel à propositions

HORIZON-MSCA-2022-PF-01

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -

Coordinateur

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS

• Contribution nette de l'UE: € 195 914,88
• Adresse: RUE MICHEL ANGE 3 ; 75794 Paris ; France
• Région: Ile-de-France › Ile-de-France › Hauts-de-Seine
• Type d’activité: Organismes de recherche
• Coût total: Aucune donnée