Ultrafast Physics from molecules to nanostructures

Femtosegundoaren denbora eskalatik attosegundoaren eskalara, eta THz-ko maiztasun eskalatik XUVra doan laser teknologia ultrabizkorrari esker posible da dinamika elektronikoa eta nuklearra denbora errealean probatzea atomoetan, molekuletan eta solidoetan[1]. Prozesu primario fotoinduzituen funtsezko ikuspegi bat lor daiteke konplexutasun maila gero eta handiagoa duten sistemetan[2]. Dinamika ultrabizkorrak jarraitu eta zuzentzeko gaitasunak izugarrizko eragina du aplikazio sorta oso zabal batean, materialen zientziatik[3] hasi eta bizitzaren zientzietara.

Argi eta garbi, prozesu ultrabizkorrak modelatzeko teorien eta metodoen arloan eginiko aurrerabideek ezinbestean behar dute esperimentazioan aritzen den komunitatearekiko truke bizi bat, sistemen eta neurketen konplexutasuna dela eta. Esan genezake azken hamarkada honetan iragarpen metodoak eta konputazionalki bideragarriak garatzeko ahaleginak eztanda egin duela. DFTn eta Greenen orekaz kanpoko funtzioan (NEGF) oinarrituriko ab initio ikuspegiak[4] 2D sistemetan eta nanoegituretan ebatzitako esperimentuekin lotu dira berriki. Prozesu ultrabizkorrak modelatzeko uhin funtzioetan (adibidez, ADCn, CASPTn) edo kantitate txikietan (adibidez, TDDFT, NEGF) oinarrituriko beste ab initio metodo batzuek molekuletako subfemtosegundoen dinamika elektronikorako eta nuklearrerako sarbidea ematen dute. Horretaz gain, korrelazio handia duten eredu sistementzako (adibidez, TD-DMFT eta DMRG) denbora errealeko metodo numeriko zehatzak proposatu dira. Tailer honek teoriaren eta esperimentuen arloetako mundu osoko aditu nagusiak bilduko ditu, eta horri esker ongarritze gurutzatua egin eta ab initio metodoen artearen egoeran aurrera egiteko aukera sortuko da.  Berez, teknika esperimentalen garapen azkarrak ez du berekin ekarri ab initio komunitate konputazionalarekiko aldibereko integrazio bat. Emaitza da tresna numeriko gutxi dagoela eskuragarri interes teknologikoko edo funtsezko sistema erabakigarrientzat; adibidez, biomolekulak, nanoegitura handiak eta aplikazio teknologikoa duten materialak. Hortaz, erronka handienetako bat da materialen zientzien kodeen eta orekaz kanpoko propietateak aztertzeko kimikaren aplikazio eremua hedatzea.

Horretarako, ezinbestekoa da zientzialari esperimental, teoriko eta konputazionalak biltzea eta oinarrizko honako gai hauei buruz hitz egitea: Nola areagotu orekaz kanpoko ab initio metodoen zehaztasuna? Nola atera etekina, modu eraginkorrean,  konputazio instalazioetako aurrerabideei material konplexuen orekaz kanpoko dinamika simulatzeko? Nola itzuli laser pultsuaren ezaugarriak tresna konputazionalen muga baldintzetara eta hurbilketa egokietara? Diseina al ditzakegu komunitateari eskaintzeko hainbat tresna eta prozedura?