Nous modélisons l'interaction de la lumière et la matière ainsi que des réactions chimiques dans leur temps réel. Notre but est de pas seulement comprendre les processus moléculaires mais aussi de les contrôler. Les systèmes considérées s'étendent des molécules diatomiques jusqu'à l'ADN dans la solution aqueuse. En conséquence, des techniques différentes comme dynamique quantique ou dynamique moléculaire classique sont appliquées.
Réseau de neurones et apprentissage automatique
Des réseaux de neurones artificiels sont des algorithmes informatiques, qui imitent le mode de fonctionnement de notre cerveau. Ces réseaux de neurones appartiennent au secteur de recherche de l'apprentissage automatique et sont utilisés dans des différentes domaines. Nous les consacrons à prédire des surfaces d'énergie potentielle et d'autres propriétés moléculaires. Ces réseaux de neurones offrent l'avantage extraordinaire de fournir des résultats très précis à peu de frais de calcul.
SHARC - Surface Hopping including ARbitrary Couplings
Nous avons développé une méthode de dynamique moléculaire ab initio non-adiabatique, qui peut décrire la couplage spin-orbite et des interactions laser. Nous utilisons cette méthode de dynamique de mélange quantique-classique pour l'investigation des processus dans des états excités. La conversion intersystème - par exemple une transition d'un état singulet à un état triplet - peut être étudiée dans ce cadre. L'interaction laser n'est pas traitée de manière perturbative, conséquemment des processus non-linéaires peuvent être regardés comme induit par l'effet Stark. Comme la dynamique moléculaire permet de traiter un grand nombre d'atomes, les relations entre des états singulets et triplets dans des grandes molécules est rendu accessible.
Ab initio molecular dynamics software SHARC: sharc-md.org
Contrôle laser des réactions chimiques
Un des problèmes centraux de la chimie est la contrôle du résultat d'une réaction. Le but peut être atteint par la lumière de laser. En générale, chaque système moléculaire se laisse dirigé par des interactions entre molécule et champs afin d'obtenir un produit souhaité. Cette universalité est déduit par le grand nombre des paramètres de laser, qui peuvent être adaptés pour générer des champs électromagnétiques des formes et couleurs les plus différentes (voir à gauche par exemple la distribution Wigner d'une impulsion avec chirp de troisième ordre). De cette manière, des liaisons chimiques sont formées et cassées. Nous nous servons de la simulation méchanique-quantique afin de découvrir les mécanismes à la base des ces processus dissociatifs et associatifs.
