Description du projet
Une méthode avancée de spectroscopie à rayons X pourrait aider à détecter les signaux moléculaires faibles
Les transformations photochimiques jouent un rôle crucial dans la nature, la synthèse chimique et le développement de matériaux fonctionnels. L’observation de ces transformations au niveau moléculaire constitue un défi majeur. La spectroscopie à résolution temporelle, qui utilise de courtes impulsions laser comme une caméra vidéo pour capturer la dynamique moléculaire, a récemment été étendue au domaine des rayons X, permettant l’observation en temps réel des mouvements nucléaires et électroniques. Toutefois, certaines caractéristiques essentielles restent à préciser. Le projet QuantXS, financé par le CER, introduira une nouvelle forme de spectroscopie à rayons X à contrôle quantique. En utilisant des techniques de façonnage des impulsions, la recherche proposée cherchera à améliorer la détection des signaux moléculaires faibles. Les résultats de QuantXS pourraient faire progresser de manière significative la compréhension des propriétés fondamentales de la matière et repousser les limites de la science des rayons X ultrarapides.
Objectif
Elementary processes in nature, chemical synthesis, and functional materials critically rely on photochemical transformations. Monitoring these events on the most fundamental level and recording movies of individual molecular motions has been a long-standing dream of chemists and physicists. To this end, time-resolved spectroscopy uses carefully timed sequences of short laser pulses to concatenate stroboscopic frames of information, in analogy to a video camera. This has recently been pushed to the X-ray domain, where ultrabright femto- and attosecond laser pulses enable scientists to monitor nuclear and electronic motions in real-time. However, key features remain elusive due to their intrinsic weakness and the high complexity of their coupled dynamics.
My primary goal is to tackle this challenge and develop methods capable of monitoring fundamental molecular photochemistry with unprecedented precision. QuantXS is a theoretical program that puts forward the completely novel concept of quantum-controlled X-ray spectroscopy. I specifically propose to implement pulse shaping techniques at the pump, amplification, and probe stage of time-resolved X-ray measurements. This will tailor the spectroscopic pulse sequence for maximum specificity to so far unmeasured signatures of elementary molecular events. To achieve this, I will implement a bottom-up approach starting with the quantum dynamical simulation of a photochemical ring opening and its transient X-ray signals. I will then use optimal control theory to shape light pulses that (i) maximize the observable absorption, emission, and energy redistribution of existing, weak signatures and bring them above the detection threshold, and (ii) explore entirely new parameter regimes for time-resolved X-ray spectroscopy to generate conceptually new signals. By demonstrating these applications, QuantXS will push ultrafast X-ray sciences to new frontiers in its endeavor to measure the fundamental properties of matter.
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.
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG
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