Description du projet
De nouveaux modèles théoriques pourraient pointer vers une catalyse quantique sans limites
Du raffinage du pétrole à la transformation des aliments en passant par le séquençage de l’ADN, des catalyseurs sont utilisés dans les réactions afin d’obtenir de plus grands rendements de produits en un temps moindre. Les catalyseurs modifient la vitesse d’une réaction sans pour autant être altérés par celle-ci, ils se déplacent pour se lier et se délier, diminuant ainsi l’énergie nécessaire pour qu’une réaction se produise, puis ils continuent leur chemin. Les électrons non liés peuvent agir comme des catalyseurs simples et polyvalents. Cependant, il n’existe pas de descriptions théoriques des comportements des électrons non liés dans les systèmes complexes et, par conséquent, les voies et les produits y afférents sont mal compris. T-CUBE s’efforce de changer tout cela. Ses simulations de dynamique moléculaire et l’intégration de simulations quantiques individuelles (encapsulation quantique) pour décrire des systèmes de plus de 100 atomes avec des électrons non liés feront progresser de façon significative la modélisation théorique de la chimie impliquant le continuum.
Objectif
T-CUBE aims at the theoretical modeling of chemistry involving the continuum. Traditionally, chemistry has been concerned with electrons that remain bound to the nuclei during a reaction. However, in many settings that deal with X rays or plasma, electrons can enter and leave the system; they are unbound.
Most theoretical approaches for unbound electrons are not applicable to extended systems in complex environments. As a consequence, pathways and product distributions of processes such as dissociative electron attachment and Coulomb explosion are poorly understood. This hinders progress in laboratory and technology: The electron is a simple and versatile catalyst, but corresponding applications are
still in an infant stadium.
T-CUBE seeks to overcome these limitations. Often, unbound electrons can be described by resonances, electronic states with complex-valued energy. In recent years, I contributed to advancing this approach significantly. Small molecules in gas phase can now be described with an accuracy that allows for quantitative comparison to experiment.
Here, I propose to investigate the chemistry of unbound electrons in larger molecules and condensed phase, for example, in solutions, polymeric networks, and biomolecules. Aspects that we will address include: energetics and character of resonances in different environments, resulting changes in chemical reactivity, and the interplay of nuclear motion and electron loss.
To achieve these goals, quantum chemistry for electronic resonances needs to be advanced substantially. We will develop electronic-structure methods suitable for over a hundred of atoms, a quantum embedding scheme for describing different environments, and molecular dynamics simulations that take into account electron loss. In addition, we will advance the theory of electronic resonances itself. In exemplary applications, we will investigate phenomena involving dissociative electron attachment, electron transfer, and Coulomb explosion.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. La classification de ce projet a été validée par l’équipe qui en a la charge.
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-STG
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ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
3000 Leuven
Belgique