Influence of intra-molecular vibrational modes on excitation energy transfer in molecular aggregates

• Název práce v češtině: Vliv intramolekulární vibračních módů na přenos excitační energie v molekulárních agregátech
• Název v anglickém jazyce: Influence of intra-molecular vibrational modes on excitation energy transfer in molecular aggregates
• Klíčová slova: otevřené kvantové systémy|kvantová řídicí rovnice|vibrační módy|přenos energie|molekulární agregáty
• Klíčová slova anglicky: open quantum systems|quantum master equation|vibrational modes|energy transfer|molecular aggregates
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 27.09.2021
• Datum zadání: 05.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 29.10.2021
• Datum a čas obhajoby: 09.02.2023 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 06.01.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 06.01.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 09.02.2023
• Oponenti: doc. Mgr. Jaroslav Zamastil, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Prostudovat odbornou literaturu k tématu
2. Osvojit si základy teoretického popisu molekulárních systémů pomocí excitonového modelu
3. Osvojit si základy popisu elektron-fononové interakce.
4. Osvojit si práci se simulačním softwarem, případně se aktivně podílet na jeho rozšíření
5. Simulovat optická a spektra a kinetiku modelového finitního systému
6. Sepsat podrobnou rešerši

Seznam odborné literatury

[1] H. van Amerongen, L. Valkunas and R. van Grondelle, Photosynthetic Excitons, World Scietific, Singapore, 2000
[2] V. May and O. Kuhn, Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley-VCH, Berlin, 2000
[3] R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis, Blackwell Science, Oxford, 2002
[4] N. Christensson et al., J. Phys. Chem. B 116 (2012) 7449
[5] A. Chenu et al, Scientific Reports, 3 (2013) 2029
a další původní práce, k dispozici u vedoucího práce

Předběžná náplň práce

Jevy přenosu energie ve fotosyntetických anténách a podobných molekulárních systémech jsou do značné míry determinovány interakcí elektronových stavů malých molekul s vibračními stupni volnosti okolních bílkovin a s intramolekulárními vibracemi. Interakce s intramolekulárními vibračními stupni volnosti může být komplikována různými rezonančními podmínkami, které neumožňují zapojení jednoduchých poruchových postupů. Cílem této práce je po praktické stránce prozkoumat možnosti simulací malých agregátů několika dvouhladinvých molekul s explicitní lázní složenou z několika harmonických oscilátorů s různým fenomenologickým tlumením. Výpočty optických spekter a rychlostních konstant přenosu energie budou provedeny pomocí existujícího simulačního programu, který bude vhodně rozšířen pro finitní modely. Studentovi bude poskytnut systematický úvod do potřebných partií teorie. Pro čtení původní literatury je zapotřebí alespoň pasivní znalost angličtiny. Zájemci o bližší informace nechť mě kontaktují na: [e-mail]

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The phenomena of energy transfer in photosynthetic antennae and similar molecular systems are to a large extent determined by interaction of electronic states of small molecules with vibrational degrees of freedom of the surrounding proteins and with intramolecular vibrations. Interactions with intramolecular degrees of freedom can be further complicated by various resonance conditions, which prevent usage of simple perturbative approaches. The aim of this work is to study feasibility of simulating small aggregates of few two-level molecules with explicit bath composed of several harmonic oscilators with different phenomenological damping. Calculations of optical spectra and rate constants of the energy and charge transfer will be made by a provided simulation software which will be extended for finite models. The student will be provided with a systematic introduction into the necessary parts of the theory. For reading of the original literature at least passive knowledge of English is necessary. For more information contact me at: [e-mail]