Offre de thèse
FACTORISATION EXACTE POUR LA DYNAMIQUE NON-ADIABATIQUE À PLUSIEURS DIMENSIONS
Date limite de candidature
15-05-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
ANCARANI Lorenzo Ugo
Encadrement
Le doctorant sera supervisé par le directeur de thèse Francesco Talotta et le codirecteur Lorenzo Ugo Ancarani. Un plan de formation personnalisé pour le doctorant sera établi en fonction des besoins et objectifs de recherche. Ce plan comprend des formations spécifiques en chimie-physique, en techniques de modélisation et de calcul, ainsi que des cours complémentaires en mathématiques appliqués si nécessaire. Des réunions régulières entre le doctorant et son directeur et codirecteur de thèse seront mis en place, pour discuter de l'avancement de la recherche, des problèmes rencontrés et des prochaines étapes à entreprendre. Ces réunions permettent également de fixer des objectifs à court et à long terme, ainsi que d'évaluer les progrès réalisés par rapport au plan de recherche initiale.Le doctorant aura un accès adéquat aux ressources de calcul du laboratoire LPCT et aux ressources de calcul du mésocentre EXPLOR. Il aura ainsi accès aux logiciels de simulation et bases de données nécessaires à ces recherches. Des évaluations régulières de la progression du doctorant et de la pertinence du plan de recherche initial seront effectuées pendant toute la durée de la thèse. En fonction des résultats obtenus et des nouvelles découvertes, des ajustements du plan de recherche et des objectifs pour s'adapter au développement et aux défis rencontrés. Le doctorant sera encouragé à présenter ses résultats de recherche lors de conférences nationales et internationales dans le domaine de la chimie et physique théorique. Les résultats des travaux de recherche seront publiés dans des journaux scientifiques spécialisés, afin de partager les découvertes et de renforcer la visibilité de la thèse.
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
Dans le domaine de la physique moléculaire, la dynamique non-adiabatique des états excités revêt un intérêt pour des applications variées, de la biologie à la science des matériaux. L'utilisation d'outils numériques pour la modélisation de ces processus implique des méthodes approximées, notamment l'approche surface- hopping, qui permet de traiter des systèmes à plusieurs dimensions mais intrinsèquement implique des approximations qui limitent l'interprétation des phénomènes quantiques. Pour surmonter ces limites, l'algorithme Generalised-Coupled Trajectory-Mixed Quantum Classical (G-CT- MQC), basé sur la théorie de la factorisation exacte, émerge comme une approche prometteuse. Dans l'état actuel, l'application de l'algorithme G-CT-MQC reste cependant encore limité à des systèmes modèles à une ou deux dimensions, en raison des contraintes computationnelles.spécialité
Physiquelaboratoire
LPCT - Laboratoire de Physique et Chimie Théoriques
Mots clés
Factorisation, Exacte, Chime , Théorique, Physique , Théorique
Détail de l'offre
Dans le domaine de la physique moléculaire, la dynamique non-adiabatique des états excités revêt un intérêt pour des applications variées, de la biologie à la science des matériaux. L'utilisation d'outils numériques pour la modélisation de ces processus implique des méthodes approximées, notamment l'approche surface- hopping, qui permet de traiter des systèmes à plusieurs dimensions mais intrinsèquement implique des approximations qui limitent l'interprétation des phénomènes quantiques.
Pour surmonter ces limites, l'algorithme Generalised-Coupled Trajectory-Mixed Quantum Classical (G-CT- MQC), basé sur la théorie de la factorisation exacte, émerge comme une approche prometteuse. Dans l'état actuel, l'application de l'algorithme G-CT-MQC reste cependant encore limité à des systèmes modèles à une ou deux dimensions, en raison des contraintes computationnelles. Dans ce projet de recherche, nous visons à développer et étendre le domaine d'application de cet algorithme pour étudier la dynamique des états excités des systèmes moléculaires à plusieurs dimensions. Pour valider nos développements méthodologiques, nous envisageons de les appliquer à la réaction de collision entre l'éthylène (C2H4) et l'atome d'oxygène O(3P). Il s'agit d'une réaction importante dans le contexte de la combustion et de la chimie atmosphérique. Les résultats de l'algorithme G-CT-MQC serviront de référence précise pour guider l'amélioration des approximations dans le cadre des méthodes de surface-hopping, visant à affiner les modèles tout en préservant l'efficacité computationnelle.
Ce projet de recherche nous permettra de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux régissant la réactivité chimique à l'échelle moléculaire, ouvrant la voie à des applications innovantes dans différents domaines, tels que la conception de nouveaux matériaux, l'optimisation de processus industriels et la protection de l'environnement. Le projet, qui se trouve à l'interface de la physique moléculaire et de la chimie quantique, et qui s'appuie sur l'outil mathématique et informatique, s'adresse à un(e) candidat(e) motivé(e) avec une formation en physique ou en chimie quantique.
Keywords
Exact, Factorization, Theoretical, Chemistry, Theoretical, Physics
Subject details
In molecular physics, non-adiabatic dynamic processes involving excited states are of great interest in different fields, such as biology, electronics, and optically-active material science. Due to their inherent complexity, the thorough understanding of the quantum effects related to these phenomena is very challenging. Available numerical tools for modeling these processes make use of approximate methods, such as the surface-hopping approach, which enable the treatment of multidimensional systems but inherently involve approximations that limit the interpretation of quantum phenomena. To overcome these limitations, the hybrid quantum-classical approach called Generalised-Coupled Trajectory-Mixed Quantum Classical (G-CT-MQC) based on exact factorization theory emerges as a promising lead. Currently, the application of the G-CT-MQC algorithm is limited to model systems with one or two dimensions due to a high computational cost. In this research project, we aim to develop and extend the application of G-CT-MQC to study the non-dynamics dynamic properties of the excited states in multidimensional molecular systems. To validate our methodological developments, we plan to apply the G- CT-MQC algorithm to the collision reaction between ethylene (C2H4) and the oxygen atom O(3P), an important reaction in the context of combustion and atmospheric chemistry. The results will serve as an accurate reference to guide the improvement of approximations for the surface-hopping methods, aiming to refine the algorithm while preserving the computational efficiency. This research project will enhance our understanding of the fundamental mechanisms governing chemical reactivity at the molecular scale, paving the way for innovative applications in various fields such as new materials design, optimization of industrial processes, and environmental protection. Situated at the interface of molecular physics and quantum chemistry, and relying on mathematical and computational tools, this ambitious research project is intended for a motivated candidate with a background in physics or quantum chemistry.
Profil du candidat
Le projet, qui se trouve à l'interface de la physique moléculaire et de la chimie quantique, et qui s'appuie sur l'outil mathématique et informatique, s'adresse à un(e) candidat(e) motivé(e) avec une formation en physique ou en chimie quantique. Les compétences requises sont:
-Diplôme de master en chimie théorique, physique ou équivalent
-Expérience en programmation en Fortran et Python
-Maîtrise de l'anglais
De plus, une expertise en calcul de structure électronique et dynamique non-adiabatique, ainsi que des compétences en travail sous UNIX/Linux, seront appréciées.
Candidate profile
Situated at the interface of molecular physics and quantum chemistry, and relying on mathematical and computational tools, this ambitious research project is intended for a motivated candidate with a background in physics or quantum chemistry. Required skills:
-Master degree in theoretical chemistry, physics, or equivalent
-Expertise in Fortran and Python programming languages
-Good level in English language
Expertise in electronic structure calculation and non-adiabatic dynamics, as well as experience of working in a UNIX/Linux environment, will be appreciated.
Référence biblio
[1] T. R. Nelson et al., Chemical Reviews (2020) 120, 4, 2215
[2] J. C. Tully, Journal of Chemical Physics (1990) 93(2), 1061
[3] A. Abedi et al., Physical Review Letters (2010) 105(12), 123002
[4] F. Talotta et al., Physical Review Letters (2020) 124, 033001
[5] F. Talotta et al., Journal of Chemical Theory and Computation (2020) 16(8), 4883