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Ultrafast dynamics of correlated electrons in solids

Descripción del proyecto

Explicar interacciones ultrarrápidas, infinitamente pequeñas y altamente inusuales

Intentar explicar las relaciones entre múltiples objetos que interactúan en la escala visible es relativamente sencillo. Por ejemplo, las leyes físicas clásicas rigen las interacciones entre la bola blanca y las otras bolas (y el taco y la mesa) durante una partida de billar. Los fundamentos teóricos necesarios para extrapolar esta circunstancia al nivel cuántico y a las interacciones entre múltiples partículas diferentes con los fotones aún no están a nuestro alcance. En este sentido, los sistemas de electrones correlacionados, como los de los sistemas de materia condensada, están ganando una gran popularidad a nivel experimental y teórico. El objetivo del proyecto financiado con fondos europeos FASTCORR es proporcionar una base teórica y métodos numéricos novedosos que faciliten la interpretación de la creciente cantidad de datos experimentales relativos a las interacciones entre la luz y la materia que implican materiales con electrones correlacionados.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-SyG - Synergy grant

Institución de acogida

UPPSALA UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 2 319 420,00
Dirección
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Suecia

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Región
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 319 420,00

Beneficiarios (4)