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atomistiC approacHes for plasmOnic Photo Induced phenomeNa

Description du projet

Lorsque la lumière agit comme catalyseur

La lumière fait plus qu’éclairer. Elle stimule également la chimie. Lorsqu’elles sont éclairées par de minuscules nanoparticules métalliques, les réactions s’accélèrent et deviennent plus sélectives, grâce à la catalyse plasmonique. Cependant, les scientifiques n’ont pas été en mesure de suivre tous les processus se déroulant sur ces minuscules surfaces. Le projet CHOPIN, financé par le CER, vise à élaborer des modèles permettant de zoomer jusqu’aux atomes individuels, en suivant chaque étape de la réaction au fur et à mesure qu’elle se déroule. Cela permettra de comprendre ce qui se passe réellement lorsque les molécules absorbent et réagissent sur ces surfaces. Cette approche permet également de prévoir et de concevoir de nouveaux catalyseurs plasmoniques. L’objectif global est de développer des outils pour l’énergie, la science des matériaux et la chimie durable.

Objectif

Plasmonic catalysis is the field of chemistry that studies chemical reactions catalyzed by surface plasmons. By exploiting their unique properties, it offers enhanced reaction rates and selectivity. From a theoretical point of view, describing plasmonic catalysis is particularly challenging, because many mechanisms take place simultaneously. Such complexity and the limitations of current theoretical methods hinder a comprehensive understanding of the phenomenon. In fact, current models struggle to capture the interplay between reaction dynamics, nanostructure response, and plasmonic decay, often oversimplifying critical factors such as shape, size, and atomistic features of the plasmonic substrate.

CHOPIN aims to bridge the current gaps in the modeling of plasmonic catalysis, by integrating state-of-the-art techniques from theoretical chemistry, condensed matter physics, and quantum electrodynamics. To this end, I will introduce novel, fully atomistic multiscale methodologies to describe the key steps of plasmonic catalysis: adsorption and activation of the reactants upon plasmon photoexcitation, reaction pathways, and desorption of products. The models will permit quantifying and rationalizing the effects of non-uniform spatial plasmonic fields, plasmonic decay, and hot carrier injections on chemical reactions catalyzed by plasmonic structures of any shape, size, and composition.

The developed methodologies will be carefully validated and tested against selected pilot applications, focusing on complex nanoreactors with unique features such as highly localized electric fields demanding a fully atomistic description of the system. By demonstrating the robustness, effectiveness, and versatility of the proposed approaches in modeling plasmonic photo-induced phenomena, CHOPIN aims to provide a platform for integrating experimental results with theoretical predictions, thus fostering a deeper understanding of the underlying processes.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

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Institution d’accueil

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA
Contribution nette de l'UE
€ 1 384 050,00
Coût total
€ 1 384 050,00

Bénéficiaires (1)