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Nonperturbative Green’s function method to study electron-phonon interactions in the strong coupling regime

Projektbeschreibung

Die elektromagnetischen Wechselwirkungen im Fokus

Elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Photonen in Kristallen sind entscheidend für die Festkörperphysik und beeinflussen Phänomene wie die Supraleitung und Temperaturabhängigkeiten von Bandlücken. Bisher beruhen Studien auf schwachen Annäherungen der Kopplung. Viele kritische Rohstoffe weisen jedoch starke elektromagnetische Wechselwirkungen auf, die diese Modelle infrage stellen. Aufgrund der signifikanten Renormierung der Lücke bei metallischem Wasserstoff und für die laufende Forschung zur temperaturabhängigen Lücke bei Halbleitern und Isolatoren sind präzisere Methoden notwendig. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen werden diese Herausforderungen im Projekt GreenNP über einen Ansatz mit einer nicht perturbativen adiabatischen Greenschen Funktion mit quelloffenen First-Principle-Berechnungen angegangen. In Zusammenarbeit mit führenden Sachverständigen versucht das GreenNP-Team, die Folgen starker elektromagnetischer Wechselwirkungen auf die elektronischen Eigenschaften zu bestimmen und den Weg für Fortschritte in der Werkstoffkunde zu bereiten.

Ziel

A fundamental area of solid state physics is the study of electrons, nuclei vibrations (phonons), and their interactions in crystals, known as electron-phonon interactions (EPIs). EPIs determine the temperature dependence of the bandgap, and lead to conventional superconductivity, among many other important phenomena. EPIs are usually studied using lowest order perturbation theory, which is only valid when the coupling is weak. However, strong EPIs have been reported in many key materials. For example, there is a huge gap renormalization of about 3 eV in high-pressure hydrogen that makes it metallic, and understanding metallic hydrogen is considered a substantial step towards understanding high-temperature superconductivity in hydrides. Research on the gap renormalization and temperature dependence of the gap of diamond is also very active, with exciting possibilities in the development of LEDs for use in extreme environments like high temperatures. However, existing calculations are not well justified, or perturbative approaches do not match experimental data. In GreenNP, we will study these and other effects due to EPIs using a rigorous nonperturbative adiabatic Green's function approach that the experienced researcher (ER) Dr. Jean Paul Nery has recently developed. Strong assets of the project will be the use of first-principles as opposed to models, and the inclusion of anharmonicities. First-principle calculations will be implemented into one of the prime open-source packages of the community, in collaboration with its renowned leading group at a nearby university; and a secondment will be carried out with a specialist in anharmonicities. By the end of the project, through the study of elemental semiconductors and insulators, there will be a clear understanding of the effects of strong EPIs in electronic properties. The ER will be taken to a leadership position in the field of EPIs and higher-order effects, with excellent future career prospects.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

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

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Koordinator

UNIVERSITE DE LIEGE
Netto-EU-Beitrag
€ 191 760,00
Adresse
PLACE DU 20 AOUT 7
4000 LIEGE
Belgien
Region
Région de Bruxelles-Capitale/Brussels Hoofdstedelijk Gewest Région de Bruxelles-Capitale/ Brussels Hoofdstedelijk Gewest Arr. de Bruxelles-Capitale/Arr. Brussel-Hoofdstad
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

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