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atomistiC approacHes for plasmOnic Photo Induced phenomeNa

Descrizione del progetto

Quando la luce diventa un catalizzatore

La luce non si limita a illuminare, ma influisce sulla chimica delle cose. Se illuminate da minuscole nanoparticelle metalliche, le reazioni accelerano e diventano più selettive, grazie alla catalisi plasmonica. Tuttavia, la scienza non è ancora riuscita a descrivere tutti i processi che avvengono su queste minuscole superfici. Il progetto CHOPIN, finanziato dal CER, si propone di costruire modelli che si spingono fino ai singoli atomi, tracciando ogni fase della reazione nel suo svolgimento. Così facendo, permetterà di capire cosa succede effettivamente quando le molecole assorbono e reagiscono su queste superfici. Questo approccio consente inoltre di prevedere e progettare nuovi catalizzatori plasmonici. L’obiettivo generale è sviluppare strumenti per l’energia, la scienza dei materiali e la chimica sostenibile.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-STG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA
Contributo netto dell'UE
€ 1 384 050,00
Indirizzo
VIA CRACOVIA 50
00133 Roma
Italia
Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 384 050,00

Beneficiari (1)