Nelineární spektroskopie neharmonických podtlumených modů. Stochastické modely
| Název práce v češtině: | Nelineární spektroskopie neharmonických podtlumených modů. Stochastické modely |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Nonlinear spectroscopy of non-harmonic underdamped modes. Stochastic modelling. |
| Akademický rok vypsání: | 2008/2009 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | doc. Mgr. František Šanda, Ph.D. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1.Rešerše. Okruhy:
a) Tvar spektrální čáry. Dvourozměrná spektroskopie. b) Stochastická dynamika 2. Formulace modelu, výběr potenciálu. 3. Porovnání přímé simulace a algebraických postupů (stochastická Liouvilleova rovnice) 4. Výběr některé z metod nelineární spektroskopie a provedení příslušných výpočtů. |
| Seznam odborné literatury |
| S.Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford UP, 1995).
H.Risken, The Fokker-Planck Equation (Springer, 1989). T.l.C. Jansen, J. Knoester, J. Chem. Phys. 127 , 234502 (2007). F. Šanda, S. Mukamel, J. Chem. Phys. 125 (2006) 014507. Další časopisecká literatura podle potřeby a průběhu práce. |
| Předběžná náplň práce |
| Spektra molekul zviditelňují fluktuace (konformační i jiné) molekuly a silová pole na ploše excitovaného stavu molekuly. Vstupují totiž do dynamiky excitonové koherence skrze modulaci přechodové frekvence elektonových hladin. Spektroskopie je tak přirozeným a poměrně levným prostředkem pro výzkum dynamiky molekul.
V nejjednodušším případě jsou dostatečným modelem Gaussovské fluktuace, které odpovídají přetlumenému stochastickému pohybu (difuzi) v harmonickém potenciálu. Prudký rozvoj nelineárních spektroskopických technik a zlepšení experimentálního rozlišení vynucuje adaptaci širší třídy modelů fluktuací. Úkolem bude adaptovat stochastický model pohybu částice na modelový potenciál mimo režim přetlumeného pohybu a aplikovat ho na výpočet signálu v některých spektroskopických zkouškách (2D korelační spektra, peak-shift). Zájemci z oborů biofyzika, chemická fyzika, opticka a optoelektronika nebo teoretická fyzika se seznámí s metodami modelování na pomezí kvantové mechaniky a statistické fyziky a srovnají efektivitu přímočaré stochastické simulace s algebraickou reprezentacemi stochastických procesů. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Molecular spectra show thermal fluctuations (e.g. conformation), forces on excited state surfaces etc.. All these enter through modulation of transition frequencies into the dynamics of exciton coherence. Therefore spectroscopy is a natural tool to look into the molecular dynamics.
In the simplest case, Gaussian fluctuations are a convenient model which correspond to overdamped motion (diffusion) in a harmonic potential. Rapid development of nonlinear techniques and improvement of measurement accuracy enforces adaptation of wider class of models. We are about to adapt stochastic motion of a particle in a model non-harmonic potential out of overdamped regime and apply it to calculate nonlinear signal in some spectroscopic probes (2D correlation spectra, photon echo peak-shift, ?) Students of biophysics, chemical physics, optics or theoretical physics will get familiar with modelling on the border of quantum mechanics and statistical physics and compare the strategy of direct simulations with algebraic approaches to the subject. |