Exploring Strong Field Electronic and Molecular Dynamics

探索强场电子和分子动力学

基本信息

  • 批准号:
    1856437
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-06-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Professor H. Bernhard Schlegel of Wayne State University is supported by an award from the Theory, Models and Computational Methods program within the Chemistry Division. He studies the interaction of intense laser light pulses with molecules to investigate chemical reactions that occur over a very short time scale (attoseconds, or quadrillionths of a second). The research is theoretical and computational in nature and is being carried out in close collaboration with experimental scientists who are testing the predictions of these theories in laser laboratories. Dr. Schlegel's investigations are revealing how light delivered in short, intense pulses can be used to follow the movement of electrons in molecules during chemical reactions, called electron dynamics. Results of this fundamental study can provide details about the individual steps involved in a chemical reaction, its mechanism, which can aid in making chemical processes more efficient. He conducts workshops to instruct student researchers on how to utilize computational chemistry software. The computer software developed during the project is available to the scientific community through Dr. Schlegel's website and is incorporated into general-purpose quantum chemistry computer codes. The response of molecules to intense laser fields involves electron dynamics on a time scale as short as few hundreds of attoseconds and molecular dynamics at times of a few femtoseconds and longer. Methodologies to simulate these interactions are being developed for both time scales. Time-dependent configuration interaction methods with real space complex absorbing potentials (TDCI-CAP) and real-time integration of time-dependent density functional theory (rt-TDDFT) are used to investigate electron dynamics and ionization of molecules in strong laser fields. Machine learning is being tested for predicting the angular dependence of strong field ionization from orbital energies, ionization potentials and the shapes of molecular orbitals, electrostatic potentials and electric field gradients. Born-Oppenheimer, extended Lagrangian and Ehrenfest dynamics are being used to simulate isomerization and fragmentation in cations by ultra-short, intense mid-infrared laser pulses. The involvement of excited states in strong field isomerization and fragmentation reactions is to be investigated with non-adiabatic molecular dynamics.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
韦恩州立大学的H. Bernhard Schlegel教授得到了化学部门的理论,模型和计算方法计划的奖项。 他研究了强烈的激光脉冲与分子的相互作用,以研究在很短的时间范围内发生的化学反应(attseconds或四分之一的四分之一)。这项研究本质上是理论上的和计算的,并且正在与正在测试激光实验室中这些理论的预测的实验科学家密切合作。 Schlegel博士的研究揭示了如何在短而强烈的脉冲中传递的光,可以在化学反应(称为电子动力学)中跟随分子中电子的运动。 这项基本研究的结果可以提供有关化学反应涉及的各个步骤的详细信息,这些步骤可以帮助使化学过程更有效。 他举办研讨会,以指导学生研究人员如何利用计算化学软件。该项目期间开发的计算机软件可通过Schlegel博士的网站提供给科学界,并将其纳入通用量子化学计算机代码中。分子对强激光场的响应涉及在几个飞秒及更长的时间范围内的时间尺度上的电子动力学和分子动力学的时间短。在两个时间尺度上都开发了模拟这些相互作用的方法。具有实际空间复合物吸收电位(TDCI-CAP)和时间依赖性密度功能理论(RT-TDDFT)的实时空间复合物吸收电位(TDCI-CAP)的相关构型相互作用方法用于研究强激光场中分子的电子动力学和分子电离。正在测试机器学习,以预测轨道能量,电离电位以及分子轨道,静电电位和电场梯度的角度电离的角度依赖性。出生的,延伸的拉格朗日和eHrenfest动力学用于通过超短而强烈的中红外激光脉冲模拟阳离子的异构化和碎片。激发态在强场异构化中的参与和分裂反应应通过非绝热分子动力学进行研究。该奖项反映了NSF的法定任务,并认为使用基金会的智力优点和更广泛影响的审查标准,认为值得通过评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ab Initio Direct Dynamics
从头开始直接动力学
  • DOI:
    10.1021/acs.accounts.1c00390
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.3
  • 作者:
    Schlegel, H. Bernhard
  • 通讯作者:
    Schlegel, H. Bernhard
Angular Dependence of Strong Field Ionization of 2-Phenylethyl- N , N -dimethylamine (PENNA) Using Time-Dependent Configuration Interaction with an Absorbing Potential
使用时间依赖性构型相互作用与吸收势的 2-苯乙基-N,N-二甲胺 (PENNA) 强场电离的角度依赖性
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.0c03438
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hoerner, Paul;Li, Wen;Schlegel, H. Bernhard
  • 通讯作者:
    Schlegel, H. Bernhard
Charge Migration in HCCI Cations Probed by Strong Field Ionization: Time-Dependent Configuration Interaction and Vibrational Wavepacket Simulations
强场电离探测 HCCI 阳离子中的电荷迁移:瞬态构型相互作用和振动波包模拟
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.3c02667
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Schlegel, H. Bernhard
  • 通讯作者:
    Schlegel, H. Bernhard
Sequential double ionization of molecules by strong laser fields simulated with time-dependent configuration interaction
通过依赖时间的构型相互作用模拟强激光场对分子的连续双电离
  • DOI:
    10.1063/5.0060365
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hoerner, Paul;Li, Wen;Schlegel, H. Bernhard
  • 通讯作者:
    Schlegel, H. Bernhard
Effect of spin–orbit coupling on strong field ionization simulated with time-dependent configuration interaction
自旋轨道耦合对强场电离的影响用时间相关构型相互作用模拟
  • DOI:
    10.1063/5.0034807
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lee, Mi Kyung;Hoerner, Paul;Li, Wen;Schlegel, H. Bernhard
  • 通讯作者:
    Schlegel, H. Bernhard
共 14 条
  • 1
  • 2
  • 3
前往

Hans Schlegel其他文献

Earth observations during space shuttle mission STS‐55: Columbia's mission to planet earth (April 26 ‐ May 6, 1993)
航天飞机任务 STS-55 期间的地球观测:哥伦比亚号的地球任务(1993 年 4 月 26 日至 5 月 6 日)
  • DOI:
    10.1080/10106049509354481
    10.1080/10106049509354481
  • 发表时间:
    1995
    1995
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Pitts;K. Lulla;M. F. Mckay;M. Helfert;F. R. Brumbaugh;C. Evans;M. Wilkinson;D. Helms;S. Ackleson;S. Nagel;Tom Henricks;J. Ross;B. Harris;Charles J Precourt;U. Walter;Hans Schlegel
    D. Pitts;K. Lulla;M. F. Mckay;M. Helfert;F. R. Brumbaugh;C. Evans;M. Wilkinson;D. Helms;S. Ackleson;S. Nagel;Tom Henricks;J. Ross;B. Harris;Charles J Precourt;U. Walter;Hans Schlegel
  • 通讯作者:
    Hans Schlegel
    Hans Schlegel
共 1 条
  • 1
前往

Hans Schlegel的其他基金

Exploring Strong Field Molecular and Electron Dynamics, and Oxidation of Bio-Organic Systems
探索强场分子和电子动力学以及生物有机系统的氧化
  • 批准号:
    1464450
    1464450
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Exploring potential energy surfaces for strong field chemistry, ion dynamics and bio-organic chemistry
探索强场化学、离子动力学和生物有机化学的势能面
  • 批准号:
    1212281
    1212281
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Exploring Potential Energy Surfaces for Strong Field Chemistry, Unimolecular Dissociations and Bio-organic Chemistry
探索强场化学、单分子解离和生物有机化学的势能面
  • 批准号:
    0910858
    0910858
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Molecular Orbital Studies in Bio-organic Chemistry, Materials, Strong Field Chemistry and Ab Initio Molecular Dynamics
生物有机化学、材料、强场化学和从头算分子动力学中的分子轨道研究
  • 批准号:
    0512144
    0512144
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Molecular Orbital Studies on Materials and Ab Initio Molecular Dynamics Calculations
材料分子轨道研究和从头算分子动力学计算
  • 批准号:
    0131157
    0131157
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
IGERT Full Proposal: Interdisciplinary Traineeship in High Performance Computing Applications
IGERT 完整提案:高性能计算应用的跨学科培训
  • 批准号:
    9987598
    9987598
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Molecular Orbital Studies on Chemical Vapor Deposition and Ab Initio Classical Trajectory Calculations
化学气相沉积的分子轨道研究和从头算经典轨迹计算
  • 批准号:
    9874005
    9874005
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Acquisition of a Computing Facility for Computational Chemistry
购置计算化学计算设施
  • 批准号:
    9407573
    9407573
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Geometry Optimization, Reaction Paths and Ab Initio Trajectories. Program Development and Applications
几何优化、反应路径和从头算轨迹。
  • 批准号:
    9400678
    9400678
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Development of Programs for Reaction Path Following and Spin Projection
反应路径跟踪和自旋投影程序的开发
  • 批准号:
    9020398
    9020398
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant

相似国自然基金

海上特种作业无人艇的强鲁棒性动力定位控制方法研究
  • 批准号:
    62373237
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于可调制长周期外场诱导的强关联系统中量子态的探测与操纵研究
  • 批准号:
    12305026
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
具鞘微鞘藻在旱地表土高频率高丰度广泛分布的强抗性机理
  • 批准号:
    32370125
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
彭罗斯准晶中强关联量子多体系统的蒙特卡罗研究
  • 批准号:
    12304171
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
具强退化扩散的抛物方程扰动的传播方式研究
  • 批准号:
    12301241
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Exploring Strong-Field Gravity through Gravitational-Wave and Multimessenger Observations
通过引力波和多信使观测探索强场引力
  • 批准号:
    2309066
    2309066
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
CAREER: Exploring Strong-field Gravity and Dense Matter Physics through Gravitational-wave Observations
职业:通过引力波观测探索强场引力和稠密物质物理
  • 批准号:
    2339969
    2339969
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Exploring Strong-Field Gravity through Gravitational-Wave and Multimessenger Observations
通过引力波和多信使观测探索强场引力
  • 批准号:
    2207349
    2207349
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Exploring Strong Field Molecular and Electron Dynamics, and Oxidation of Bio-Organic Systems
探索强场分子和电子动力学以及生物有机系统的氧化
  • 批准号:
    1464450
    1464450
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Exploring potential energy surfaces for strong field chemistry, ion dynamics and bio-organic chemistry
探索强场化学、离子动力学和生物有机化学的势能面
  • 批准号:
    1212281
    1212281
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 51万
    $ 51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant