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Theory of nonradiative decay with two or more electrons at play

Description du projet

Représentation graphique du mouvement de deux électrons

Lorsque les molécules absorbent un rayonnement à haute énergie, elles éjectent des électrons. Ce processus déclenche des réactions chimiques dans l’atmosphère et dans les cellules humaines. Parfois, le rayonnement libère deux électrons à la fois ou les excite ensemble. Les méthodes de calcul quantique actuelles peinent à décrire ces phénomènes. Comme la plupart des méthodes existantes ne suivent que des électrons ou des atomes simples, les changements moléculaires complexes restent un mystère. Le projet UNBOUND TWO, financé par le CER, comble cette lacune en développant de nouvelles méthodes de chimie quantique permettant de décrire comment deux électrons libres se déplacent de manière synchronisée. L’accent est mis sur les «états à double excitation», qui provoquent des réactions chimiques rares. L’objectif est d’aider les scientifiques à interpréter les données issues d’expériences avancées. Ces résultats devraient permettre d’améliorer nos connaissances sur la manière dont les rayonnements modifient le monde qui nous entoure.

Objectif

UNBOUND TWO aims to develop the quantum chemistry methods that are needed to interpret next-generation spectroscopy involving two or more unbound electrons and to understand chemical reactions involving unbound doubly-excited states.

Emerging spectroscopies can probe correlations between two electrons, which is fundamentally impossible with techniques that probe only one electron. To gain information about electronic and molecular structure from such spectra, theoretical modeling is key. However, existing methods are able to deal with only one emitted electron or they are geared toward atoms. As a result, the full potential of spectroscopy is not yet realized for molecules.

Electron attachment accompanied by electronic excitation can mediate unique chemical reactions that attachment to the ground state does not support, for example the cleavage of OH bonds. Theoretical modeling is essential to harness such reactions, but existing methods struggle with the pivotal unbound doubly-excited states so that electron-induced chemistry is still at an early stage.

Building on recent breakthroughs for nonradiative decay in which only one electron becomes unbound, we will investigate processes in which two or more electrons are at play, for example in Auger and Coster-Kronig cascades and in dissociative electron attachment and dissociative recombination. To achieve these goals, we will advance the quantum chemistry of unbound electrons substantially. We will develop methods that treat singly-excited and doubly-excited states evenhandedly and describe the correlated motion of two emitted electrons. In computational applications, we will study the interaction of organic molecules and transition-metal compounds in gas phase and solution with ionizing radiation and free electrons over an energy range from <0.1 to >1000 eV.

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-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 500,00
Adresse
OUDE MARKT 13
3000 Leuven
Belgique
Région
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 999 500,00

Bénéficiaires (1)