Model of coherent electron dynamics in molecules
| Název práce v češtině: | Model koherentní elektronové dynamiky v molekulách |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Model of coherent electron dynamics in molecules |
| Klíčová slova: | koherence|dekoherence|matice hustoty|elektronová dynamika|vibrační dynamika |
| Klíčová slova anglicky: | coherence|decoherence|density matrix|electron dynamics|vibrational dynamics |
| Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Ústav teoretické fyziky (32-UTF) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 22.11.2021 |
| Datum zadání: | 06.12.2021 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 07.01.2022 |
| Datum a čas obhajoby: | 09.06.2023 10:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 03.05.2023 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 09.05.2023 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 09.06.2023 |
| Oponenti: | doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| Student se seznámí s obecným problémem dekoherence a jeho popisem ve formalismu operátoru/matice hustoty a provede rešerši dostupné literatury na téma elektronová koherence v molekulách. Následně implementuje numerické řešení jednoduchého jedno-částicového modelu, ve kterém bude částice (elektron) vystaven působení dvou potenciálových jam (atomů) a tyto jámy budou interagovat harmonickou interakcí (vibrační mód). Numerické řešení bude založeno na přesném vývoji plné matice hustoty systému. Tato bude využita ke studiu čaového vývoje čistoty odpovídající elektronové redukované matice hustoty a k simulaci časové závislosti vhodné pozorovatelné veličiny, citlivé pouze na elektronové stupně volnosti. Následně bude studovat rychlost dekoherence v závislosti na parametrech modelu. |
| Seznam odborné literatury |
| 1) M.J.J. Vrakking, F. Lepine, Attosecond Molecular Dynamics, Theoretical and Computational Chemistry Series (The Royal Society of Chemistry, 2019)
2) L. Marchildon, Quantum Mechanics (Springer, 2002) 3) R. Balian, From Microphysics to Macrophysics, Vol. I (Springer, 2007) 3) L.S. Cederbaum, J. Zobeley, Ultrafast charge migration by electron correlation, Chem. Phys. Lett. 307, 205 (1999) 4) C. Arnold, O. Vendrell, R. Santra, Electronic decoherence following photoionization: Full quantum-dynamical treatment of the influence of nuclear motion, Phys. Rev. A 95, 033425 (2017) |
| Předběžná náplň práce |
| Kvantová koherence mezi molekulárními elektronovými stavy excitovanými v procesu fotoionizace a s ní spojený proces rychlého přenosu náboje v rámci molekuly je jedním z aktuálních témat attosekundové fyziky, neboť se předpokládá, že představuje významný mechanismus v procesu fotodisociace a může být využit k ovlivnění reaktivity molekul. Dostupná pozorování naznačují, že elektronová koherence indukovaná fotoionizací může přežít až desítky femtosekund i v komplexních molekulách, zatímco některé teoretické studie předpovídají mnohem rychlejší dekoherenci způsobenou dynamikou jader i samotnou neurčitostí v polohách atomů. Tento rozpor může být způsoben jak závislostí rychlosti dekoherence na konkrétním systému, tak i skutečností, že studium těchto jevů je na hranici možností dostupných experimentálních i teoretických metod. Cílem práce bude vytvořit co nejjednodušší, numericky exaktně řešitelný jedno- až dvou-elektronový model zahrnující také vibrační stupeň volnosti, který bude umožňovat popis dekoherence v elektronových stupňích volnosti v důsledku vazby na vibrační módy. Model bude využit k demonstraci a studiu základních mechanismů tohoto procesu včetně závislosti rychlosti dekoherence na parametrech "molekuly". Zároveň bude možné na modelu testovat aproximace používané pro simulace reálných systémů. |