Programa específico: European Research Council Advanced Grant
UPV/EHU: Co-coordinador con el Instituto Max Planck
IP UPV/EHU: Angel Rubio
Inicio del proyecto: 01/10/2016
Fin del proyecto: 30/09/2021

Breve descripción: Este proyecto aborda el desarrollo de nuevas herramientas teóricas y computacionales que utilicen la naturaleza cuántica de la luz para comprender y controlar los fenómenos cuánticos en sistemas complejos dentro y fuera del equilibrio. Algunos ejemplos de estos procesos incluyen la interacción excitón-excitón, la coherencia cuántica, el transporte asistido de energía y carga, la fotoquímica y los nuevos estados de la materia. El presente proyecto tiene como objetivo construir la maquinaria teórica y computacional básica que permita los cálculos cuánticos de la dinámica electrónica e iónica de sistemas atómicos, moleculares o extendidos acoplados a campos electromagnéticos cuantizados y, de este modo, sentar las bases para una nueva era en el modelado computacional de primer principio de las interacciones luz-materia. Para lograr este objetivo, combinaremos los principios de la teoría funcional de la densidad dependiente del tiempo (TDDFT) y la electrodinámica cuántica (QED) en un nuevo enfoque de electrodinámica cuántica-DFT denominado "QEDFT". La comprensión, el diseño y el control definen la lógica científica del proyecto, que se centrará en el descubrimiento de los principios generales que describen y controlan los sistemas alejados del equilibrio y orquestan el comportamiento de muchos electrones y átomos para crear nuevos fenómenos/estados de la materia. Además de desarrollar e implementar la nueva teoría de QEDFT, investigaremos átomos y moléculas con campos ópticos cuánticos; si los pulsos láser seleccionados impulsan a las moléculas y sólidos a nuevos estados de la materia que no tienen una contraparte de equilibrio y cómo lo hacen. ¿Qué sucede cuando entran en estos estados coherentes? El objetivo es identificar la huella espectroscópica de esos nuevos estados. ¿Qué estados surgen en el régimen de acoplamiento fuerte luz-materia? Por ejemplo, estados hibridados como estados ligados a fotones, estados excitón/plasmón-polaritón, estados aún no descubiertos hasta ahora. El objetivo a largo plazo es proporcionar una caja de herramientas teórica y computacional completa para QED-TDDFT aplicable a sistemas moleculares complejos (como los que se pueden abordar actualmente mediante DFT y TDDFT).