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Development of Coupled Cluster Theory in Optical Cavities for Molecular Polaritonic Response Functions

Descripción del proyecto

Formulación de un marco teórico para calcular las propiedades de respuesta polaritónica molecular

La polaritónica molecular es un campo de investigación emergente con aplicaciones potenciales en la manipulación de procesos químicos y la regulación de la transferencia de energía. Los polaritones —sistemas acoplados de moléculas y campos electromagnéticos resonantes en cavidades cuánticas— poseen propiedades únicas que permiten influir de forma no invasiva en los sistemas moleculares. Si bien es posible calcular las superficies de energía potencial de los polaritones, la descripción de otras propiedades sigue siendo un desafío. Con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, el proyecto QEDControl formulará teorías y desarrollará técnicas para calcular las propiedades de respuesta polaritónica en cavidades cuánticas. Aprovechando la física molecular teórica, el desarrollo de «software» de alto rendimiento y los métodos de química computacional aplicada, pretende establecer un marco teórico y herramientas de «software» que permitan el diseño futuro de procesos químicos en cavidades cuánticas.

Objetivo

Introducing molecules into quantum cavities to enhance selected physical properties or to control chemical processes is a highly active domain of research. The coupled system of molecules and the resonant electromagnetic field, called a molecular polariton, have properties very different from those of free molecules, providing a possibility of non-invasively influencing molecular systems on a quantum level. Developments in experimental techniques and electronic structure methods continuously open up new possibilities of tuning polaritons for specific applications. The description of molecules in quantum cavities requires models deeply rooted in quantum electrodynamics and necessitates novel perspectives in wavefunction-based methods. Although it is now possible to calculate the potential energy surfaces of polaritons, the description of other properties, especially response functions, is an open challenge.

In this project, we aim to develop theories and methods for the calculation of polaritonic response properties in quantum cavities, with the goal to understand the possibilities of quantum control of intra- and intermolecular processes. Our developments are expected to provide experimental and fundamental research with a theoretical framework and software implementations for the future design of chemical processes in quantum cavities. Achieving this result will rely on an interdisciplinary work between theoretical molecular physics, high-performance software development, as well as applied computational chemistry methods. This synergy between electronic structure theory expertise of the Host with the background in response function theory of the Applicant will also be supported by a larger effort at the Saarland University to utilize quantum cavities in molecular science. Overall, the successful project will give a theoretical background for planning polaritonic devices for tailored applications by a non-invasive altering physical and chemical properties.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

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

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Coordinador

UNIVERSITAT DES SAARLANDES
Aportación neta de la UEn
€ 217 965,12
Dirección
CAMPUS
66123 Saarbrucken
Alemania
Región
Saarland Saarland Regionalverband Saarbrücken
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos