Projektbeschreibung
Ein großer Satz nach vorn für die molekulare Spektroskopie
Licht in ultraenge Räume zu zwängen ermöglicht eine radikale Erhöhung der räumlichen und zeitlichen Auflösung der Spektroskopie. Das EU-finanzierte Projekt NanoLightQD ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit, die darauf abzielt, hochmoderne molekulare Spektroskopieverfahren weiterzuentwickeln. Das Projekt wird Ab-initio-Computersimulationen durchführen, um das aktuelle Verständnis der normalen Vibrationszustände und Elektronendynamik eines Moleküls in 2D-Materialien festzustellen und auszuweiten. Um Licht im Nanobereich zu fixieren, wird die Forschungsgruppe die Gestalt und Anordnung plasmonischer Nanostrukturen mithilfe von künstlicher Intelligenz optimieren. Letzteres wird dazu beitragen, die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Berechnungen von Elektronendichten und der Abschätzung, wie Licht um Nanopartikel strömt, zu verbessern, die aktuell mithilfe der Dichtefunktionaltheorie und der Maxwell-Gleichungen berechnet werden.
Ziel
This is a project that explores the interface among nanooptics, nanomaterials and molecular spectroscopy. This project will be developed in collaboration with three top experimental groups at different research institutions, and will be carried out by Dr. Franco Bonafé under the supervision of Prof. Dr. Angel Rubio, Director of the Theory Department of MPSD.
The main goal of the project is to demonstrate that the spatial and temporal resolution of different spectroscopies can be improved by utilizing the ultra-strong confinement of structured light down to the nanoscale. To this purpose, we will optimize the shape and arrangement of plasmonic nanostructures using machine learning algorithms, combining real-time time-dependent density functional theory simulations coupled fully self-consistently to Maxwell's equations. The work is divided into three main parts with clear interdependent tasks and goals, namely: 1) geometry optimization of plasmonic nanostructures to enhance the confinement of light, and its application in photoelectron emission; 2) development of a frequency-domain linear-response technique to increase the resolution of tip-enhanced Raman spectra of molecular vibrations in nanocavities; and 3) study of near-field structured light for attosecond photoelectron spectra of 2D materials. Our predictions will be experimentally tested by our network of experimental groups.
Overall, the aim of the project is to push the limits of state-of-the-art molecular spectroscopy techniques by ab initio computer simulations, increasing our ability to understand the properties of matter both at the scales of molecular vibrations and of attosecond electron dynamics in 2D materials. The researcher will clearly benefit from gaining training in non-equilibrium ab initio methods and from the world-wide top level network of experimental collaborators, that will bring him to a new stage in his career towards becoming an independent group leader in theoretical spectroscopy.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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