Vollständige Quantendynamik des inter-Partikel Coulomb-Elektroneneinfangs

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Annika Bande; Dr. Elke Fasshauer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505623796

Der inter-Partikel Coulombische Elektroneneinfang (ICEC) ist ein kürzlich entdeckter, umgebungsgestützter Elektroneneinfangprozess durch den ein freies Elektron effizient an ein System (z. B. Ion, Atom, Molekül oder Quantenpunkt) gebunden werden kann. Die Überschuss-Energie der Elektronenanlagerung wird simultan an ein Nachbarsystem übertragen, welches in der Folge ionisiert wird. ICEC wurde bereits theoretisch in van-der-Waals- und Wasserstoffbrücken-gebundenen Systemen, sowie in Arrays von Quantenpunkten vorhergesagt worden. Die dazu verwendeten theoretischen Ansätze reichen von analytischen Modellen zu ab-initio Elektronen-Struktur und -Dynamik-Verfahren und legen die Annahme zugrunde, dass die Atomkerne ICEC festgehalten sind. Basierend auf den Beobachtungen, die man beim verwandten inter-Partikel Coulomb-Zerfall (ICD) machte, kann man jedoch annehmen, das Kerndynamik bei ICEC eine wichtige Rolle spielen muss, indem sie die Effizienz und/oder die Endzustände verändert. Das Ziel unseres Projekts ist deshalb, originale Quantendynamik-Methoden für die Beschreibung von ICEC zu entwickeln, zu implementieren und anzuwenden. Dazu nutzen wir die komplementäre Expertise der beteiligten Gruppen: Wir werden ICEC-Modelle entwickeln, die wir mit der zeitabhängigen Multi-Konfigurations Hartree (MCTDH)-Methode (numerisch) exakt lösen. Graduell werden wir dann die Näherungen in diesen Modellsystemen aufgeben und immer realistischere atomare und molekulare Systeme studieren. Zusätzlich werden wir analytische Ansätze entwickeln, um den Einfluss von Kerndynamik auf ICEC detailliert zu verstehen und die numerischen Simulationen zu interpretieren. Die gesammelte Information aus diesen Ansätzen wird in der Entwicklung effizienter R-Matrix-Codes gipfeln. Da Elektroneneinfang-Prozesse allgegenwärtig sind, werden die Ergebnisse unseres Projekts einen signifikanten Einfluss auf zahlreiche Anwendungen von Strahlungsschäden bis zur Astrochemie/-physik haben. Zusätzlich legen sie eine Grundlage für die Interpretation von ICEC-Experimenten, die in naher Zukunft zu erwarten sind. In Zusammenhang damit werden sie Synergie zwischen Experiment und Theorie stimulieren, die zur Vorhersage vielversprechender ICEC-Systeme führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Argentinien, Belgien, Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. Axel Molle; Professor Dr. Daniel Peláez Ruiz; Professor Dr. Federico Manuel Pont; Professor Dr. Nicolas Sisourat