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Ultrafast dynamics of correlated electrons in solids

Projektbeschreibung

Erklärung ultraschneller, unendlich kleiner und höchst ungewöhnlicher Interaktionen

Der Versuch, die Beziehungen zwischen mehreren interagierenden Objekten auf der sichtbaren Skala zu erklären, ist relativ einfach. Zum Beispiel regeln die klassischen physikalischen Gesetze die Wechselwirkungen zwischen dem Spielball und den anderen Bällen (und dem Queue und dem Tisch selbst) während eines Billardspiels. Wenn man das bis auf die Quantenebene und die Wechselwirkungen zwischen vielen verschiedenen Teilchen mit Photonen bringt, sind die theoretischen Grundlagen im Aufbau. Korrelierte Elektronensysteme, wie sie in Systemen kondensierter Materie vorkommen, gewinnen sowohl experimentell als auch theoretisch stark an Interesse. Das EU-finanzierte Projekt FASTCORR zielt darauf ab, eine neue theoretische Grundlage und numerische Methoden bereitzustellen, die die Interpretation der wachsenden Menge an experimentellen Daten über Licht-Materie-Wechselwirkungen bei Materialien mit korrelierten Elektronen erleichtern.

Ziel

Experimental activities at advanced photon sources, such as pulsed lasers, high harmonic generation facilities, and X-ray free electron lasers, generate results that challenge our understanding of light-matter interaction and ultrafast dynamics at the femtosecond and sub-femtosecond timescales. These results are particularly difficult to interpret for materials with correlated electrons, where a driving pulse can produce strong non-linear effects.

In FASTCORR, we answer this challenge with the development of a theory for driven quantum many-body systems that goes well beyond existing methods. This will be accomplished by developing dynamical mean-field theory and its generalizations, e.g. the dual fermion and dual boson theory, to cover out-of-equilibrium phenomena.

We aim to create a solid theoretical foundation on which we will build practical tools that allow to interpret and predict ultrafast time-resolved phenomena of correlated electron systems. This involves (i) the development of fundamental mathematical and physical concepts, (ii) software implementation, and (iii) numerical simulations that will be compared to experiments. Synergies between the three applicants are crucial to achieving the goals of this project.

FASTCORR will result in novel high-performance software that we will distribute freely. These computational tools will enable designed and targeted calculations for driven materials where the electronic structure is determined by strong correlation effects. The developed theory will be used hand in hand with world-leading experimental works in the field of pump-probe measurements and spectroscopy, e.g. as investigated at X-ray free-electron laser laboratories.

Finanzierungsplan

ERC-SyG - Synergy grant

Gastgebende Einrichtung

UPPSALA UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 2 319 420,00
Adresse
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Schweden

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Region
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 319 420,00

Begünstigte (4)