Gemischt quanten-klassische Modellierung von Schwingungsenergietransport im Nichtgleichgewicht

• Antragsteller: Dr. Johan Runeson
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431945604

Das Projekt zielt darauf ab, die geeignete Theoriestufe – von vollständig quantenmechanischen bis hin zu vollständig klassischen Methoden – zu finden, um den Schwingungsenergietransport in Biomolekülen genau zu beschreiben. Es ist bekannt, dass herkömmliche klassische Berechnungen aufgrund fehlender Quanteneffekte, wie z. B. der Nullpunktenergie hochfrequenter Schwingungen, zu fehlerhaften Raten des intramolekularen Energietransfers führen können. Allerdings ist wenig darüber bekannt, wie diese Quanteneffekte korrekt berücksichtigt werden können, insbesondere im Nichtgleichgewichtsfall, der für aktuelle Experimente mit Photoschalterproteinen relevant ist. Unser Ziel ist es, zu erklären, wie sich quantenmechanische Korrekturen im Schwingungsenergietransfer manifestieren und ihre Größenordnung unter den experimentell relevanten Bedingungen zu quantifizieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir ein reduziertes System-Bad-Modell konstruieren, das das Transfernetzwerk komplexer Proteine beschreibt. Dieses Modell wird mit reiner Quantendynamik, reiner klassischer Dynamik sowie gemischter quanten-klassischer untersucht. Zudem werden wir erforschen, wie sich die Verschiebung der Grenze zwischen quantenmechanischen und klassischen Teilsystemen auf den Energietransfer auswirkt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5099: Reduktion der Komplexität von Nichtgleichgewichtssystemen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Gerhard Stock