Projektbeschreibung
Elektronen auf frischer Tat ertappt
Die Entwicklung effizienter Bauelemente zur Sonnenenergieumwandlung oder das Verständnis der Photosynthese beruhen darauf, zu wissen, wie sich Elektronen und Atome neu anordnen, wenn Moleküle Licht absorbieren. Das Problem dabei ist, dass die Modellierung derartiger vorübergehender „angeregter Zustände“ in der Chemie und insbesondere bei Molekülen in kondensierter Phase immer noch eine große Herausforderung darstellt. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts NEXUS besteht darin, Berechnungsverfahren zu entwickeln, mit denen lichtausgelöste Prozesse in realistischen Umgebungen effizienter und zuverlässiger als mit den heute üblichen Ansätzen simuliert werden können. Die neuen Verfahren werden zur Auswertung ultraschneller Röntgenexperimente dienen, bei denen Elektronen und Atome nach Lichtanregung in Bewegung sind. In ihrer Gesamtheit werden Experimente und Computersimulationen offenbaren, wie elektronische und atomare Strukturveränderungen ablaufen, wenn organische Moleküle mit Licht reagieren. Dies wird den Forscherinnen und Forschern eine Hilfe dabei sein, bessere Bauelemente zur Sonnenergieumwandlung und weitere lichtgesteuerte Technologien zu entwickeln.
Ziel
The dynamics of charges and atoms when electrons are excited to energy levels above the ground state underpins energy conversion in photosynthesis, photocatalysis and solar cell technologies. Modelling excited electronic states remains however a major challenge. While density functional theory (DFT) has been hugely successful in predicting ground state properties of systems with several atoms and electrons, excited state extensions based on time-dependent formulations often lack the required accuracy. I have pioneered alternative approaches where the excited state orbitals are variationally optimized by converging on saddle points on the electronic energy surface. Preliminary studies show that such time-INdependent methods have similar efficiency and predictive power as ground state DFT. The central idea of NEXUS is to develop an innovative computational framework leveraging saddle point search strategies to significantly expand excited state simulations beyond their current scope.
Meanwhile, modern ultrafast X-ray techniques can achieve structural sensitivity for organic chromophores, offering a means to validate and complement the theoretical models for this important class of photoactive systems. By simulating the excited states in condensed phase rather than gas phase and directly visualizing atomic motion via ultrafast X-rays, NEXUS will provide unprecedented insights into the electronic and structural dynamics of organic molecules with application in photoswitching, singlet fission, and artificial photosynthesis. The goal is to unravel the elusive interplay between structure and function and pave the way to the rational design of photofunctional systems, enhancing the efficiency of solar energy conversion. An effective, low cost approach for modelling excited states of large systems is ground breaking and will have impact well beyond organic molecules, enabling the study of charge and atom dynamics in photochemical reactions for a wide range of applications.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Technik und Technologie Umwelttechnik Energie und Kraftstoffe erneuerbare Energie Solarenergie
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften Katalyse Photokatalyse
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Botanik
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
34127 Trieste
Italien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.