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Dynamics of Molecular Interactions with Ions

Description du projet

Un examen plus approfondi des états quantiques dans les réactions impliquant des ions

En mécanique classique, des événements tels que le mouvement d’un projectile sont représentés par un «espace d’état» qui consiste en toutes les valeurs possibles des variables dynamiques caractérisant l’état du système, comme par exemple toutes les positions et les moments d’une particule-point. Le comportement de la matière et de la lumière à l’échelle atomique est bien différent. Les états quantiques sont représentés par les probabilités que chaque variable observable se trouve dans cet état, plutôt que par des valeurs définies. Les choses se compliquent d’autant plus avec la capacité d’un système à se trouver simultanément dans plusieurs états (superposition quantique). La dynamique quantique des ions (particules chargées) est mal connue, en grande partie à cause des défis associés aux observations et aux mesures expérimentales. Le projet DoMInIon, financé par l’UE, optimise la résolution des mesures à l’état quantique pour obtenir des informations détaillées sur les réactions d’ions neutres au sein des systèmes synthétiques et biologiques.

Objectif

Being able to clarify the atomistic dynamics of molecular collisions and chemical reactions has been a central research goal for decades. For reactions of charged particles in particular, the importance of quantum dynamics is barely understood, as quantum state-resolved experiments beyond total cross section measurement are very challenging and most theoretical descriptions still rely on quasi-classical approaches. In particular, quantum scattering resonances, known by now to be relevant in a few well-studied neutral molecule reactions, have never been observed for ion-molecule collisions up to now. In the past years we have spearheaded research on crossed-beam reactive scattering of ions with neutral molecules. Our measured differential scattering cross sections could provide detailed insight into the dynamics of polyatomic reactions and allowed us to discover several new reaction mechanisms. In this project, we propose a novel experimental approach to achieve a multifold improved resolution for the scattering images, which will allow us to answer several key questions: Which product quantum states are populated in molecular ions that are produced in three- and four-atom reactions? How do quantum scattering resonances influence the collision dynamics and the product state distribution? Which momentum vector correlations govern the three-body break-up in ion-neutral reactions and which transition states are responsible for these dynamics? How are ionic reactions contributing to the radiation damage of biological molecules in cells? Our proposed experimental approach can answer these questions and will thereby reach a new domain for the investigation of ion-molecule reactions with unprecedented quantum state control for three- and four-atom reactions and highly differential insight into polyatomic reactions.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITAET INNSBRUCK
Contribution nette de l'UE
€ 2 488 703,00
Coût total
€ 2 488 703,00

Bénéficiaires (1)