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NonEquilibrium MOlecular processes in the ultrastrong coupling regime

Descrizione del progetto

Nuovi approcci per studiare i sistemi molecolari nelle interazioni estreme luce-materia

Le molecole possono comportarsi in modo sorprendente quando interagiscono fortemente con la luce, formando stati ibridi luce-materia che possono accelerare le reazioni chimiche o cambiare il modo in cui l’energia si muove in un sistema. Tuttavia, comprendere tali effetti è complicato, poiché le molecole sono complesse e presentano molteplici gradi di libertà interni; pertanto, è difficile studiare grandi gruppi di esse che interagiscono con la luce. Il regime di accoppiamento ultraforte, in cui queste interazioni diventano ancora più intense, è ancora per lo più ignoto. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto NeMo intende sviluppare nuovi modelli e quadri computazionali per studiare le molecole in queste condizioni. Utilizzando tecniche avanzate di ottica quantistica, si scoprirà come avvengono i flussi di energia e i cambiamenti di fase, consentendo una migliore comprensione di questi affascinanti fenomeni.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contributo netto dell'UE
€ 424 992,00
Indirizzo
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Germania
Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)