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NonEquilibrium MOlecular processes in the ultrastrong coupling regime

Descripción del proyecto

Nuevos métodos para estudiar sistemas moleculares en interacciones extremas entre luz y materia

Las moléculas pueden comportarse de forma sorprendente cuando interactúan fuertemente con la luz, formando estados híbridos de luz y materia que pueden acelerar las reacciones químicas o cambiar la forma en que la energía se desplaza por un sistema. Sin embargo, comprender estos efectos es un reto porque las moléculas son complejas, presentan múltiples grados internos de libertad y, por tanto, estudiar grandes grupos de ellas mientras interactúan con la luz es difícil. El régimen de acoplamiento ultrafuerte, en el que estas interacciones se hacen aún más intensas, está en gran medida inexplorado. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto NeMo tiene previsto desarrollar nuevos modelos y marcos computacionales para estudiar moléculas en tales condiciones. Utilizando técnicas avanzadas de óptica cuántica, descubrirá cómo se producen los flujos de energía y los cambios de fase, lo que permitirá comprender mejor estos fenómenos fascinantes.

Objetivo

The manipulation of the electromagnetic environment of molecular systems provides a way to control their properties and dynamics. Specifically, under strong coupling conditions, the formation of hybrid light-matter states delocalized over a large number of molecules has been shown to change the rate of chemical reactions and modify diverse transport phenomena. Despite considerable theoretical and experimental efforts, the ultimate physical mechanism responsible for these effects is not well-understood, mainly because of the complexity of these systems. Molecules present multiple internal degrees of freedom, which makes their theoretical description unmanageable when dealing with macroscopically large ensemble sizes. Besides, the phenomenology when entering the ultrastrong coupling regime is largely unexplored, where new theoretical challenges come into play. The objective of this action is to provide the missing theoretical and computational frameworks to study the dynamics of realistic molecular systems ultrastrongly coupled to a complex electromagnetic environment. Starting from the full multimode cavity QED Hamiltonian, we will first derive the effective model for such physical settings including effects that have been missed so far but are nonetheless important to address the observed (as well as the accessible) phenomenology. Then, we will apply many-body numerical techniques from quantum optics to describe the dynamics of strongly-driven, ultrastrongly-coupled systems. With these tools at hand, we will study nonequilibrium effects in these platforms, specifically energy transport and driven-dissipative phase transitions. The outcomes of this project will thus bring us closer to the definite understanding of the phenomena afforded by molecular strong coupling, and allow us to reliably predict nonequilibrium effects relying on molecular ultrastrong light-matter coupling.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Aportación neta de la UEn
€ 424 992,00
Dirección
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Alemania
Región
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos

Socios (1)