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Ultrafast dynamics of correlated electrons in solids

Description du projet

Expliquer les interactions ultra-rapides, infiniment petites et très inhabituelles

Tenter d’expliquer les relations entre de multiples objets interagissant à l’échelle visible est relativement simple. Par exemple, dans le cas d’une partie de billard, les lois physiques classiques régissent les interactions entre la boule blanche et les autres boules (ainsi qu’avec la queue et la table elle-même). Mais lorsqu’il s’agit de ramener tout cela au niveau quantique et aux interactions entre de nombreuses particules différentes et les photons, nos bases théoriques sont encore en cours de construction. Les systèmes d’électrons corrélés comme ceux qui interviennent dans les systèmes de matière condensée suscitent un intérêt énorme, aussi bien sur le plan expérimental que théorique. Le projet FASTCORR, financé par l’UE, entend proposer une nouvelle base théorique et des méthodes numériques qui faciliteront l’interprétation de la quantité croissante de données expérimentales concernant les interactions lumière-matière impliquant des matériaux dotés d’électrons corrélés.

Objectif

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.

Régime de financement

ERC-SyG - Synergy grant

Institution d’accueil

UPPSALA UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 2 319 420,00
Adresse
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Suède

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Région
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 319 420,00

Bénéficiaires (4)