Molecular Complexes as Open Quantum Systems: Delocalization, Decoherence, Dissipation, Photo-induced dynamics and Ultrafast Spectroscopy
Project goals
In this project we plan to study properties of molecular aggregates and complexes that are related to their multiple functions in Nature. The project is motivated by recent observation of coherent dynamics in photosynthetic complexes, which demonstratedquantum nature of energy relaxation and transfer in these biologically highly important systems. We utilize and extend current methods of the theory of open quantum systems. The quantum master equations or stochastic quantum dynamics provide a complete description of systems interacting with thermodynamic bath, necessary for simulations of short time processes in molecular systems. Such description enables to simulate modern spectroscopic experiments and ultrafast photo-induced dynamics in general. We assess importance of quantum effects for the function and efficiency of natural and synthetic molecular aggregates. This project should enhance the predictive power of current theoretical approaches and enable reliable theoretical predictions that could potentially aid in design of artificial light harvesters for clean energy production.
Keywords
molecularcomplexesopenquantumsystemsdelocalizationdecoherencedissipationphoto-induceddynamicsultrafastspectroscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 13 (SGA02010GA-ST)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P205-10-0989
Alternative language
Project name in Czech
Molekulární komplexy jako otevřené kvantové systémy: delokalizace, dekoherence, disipace, fotoindukovaná dynamika a ultrarychlá spektroskopie
Annotation in Czech
V tomto projektu hodláme studovat vlastnosti molekulárních agregátů a komplexů, které se vztahují k jejich různorodým funkcím v přírodě. Projekt je motivován nedávným pozorováním koherentní dynamiky ve fotosyntetických komplexech, které demonstruje kvantovou podstatu relaxace a přenosu energie v těchto biologicky velmi významných systémech. Využijeme a rozšíříme současné metody teorie otevřených kvantových systémů. Kvantové řídící rovnice nebo stochastická kvantová dynamika poskytuje ucelený popis systémů interagujících s termodynamickou lázní nutný pro simulace krátkočasových procesů v molekulárních systémech. Umožní tak simulovat moderní spektroskopické experimenty a ultrarychlou foto-indukovanou dynamiku obecně. Zhodnotíme důležitost kvantových efektů pro funkci a efektivitu přírodních i umělých molekulárních agregátů. Projekt zvýší prediktivní sílu současných teoretických přístupů a spolehlivost simulací s implikacemi pro vývoji umělých světlosběrných systémů pro produkci čisté energie.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BE - Theoretical physics
CEP - secondary branch
BO - Biophysics
CEP - another secondary branch
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
10403 - Physical chemistry
10610 - Biophysics
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
Significant advances have been achieved in the theoretical research of the photoinduced dynamics of molecular agregates and the utilization of ultrafast spectroscopy techniques. The project resulted in 11 papers published in impacted journals. Considering the results achieved and the large publication output the project is evaluated as "excellent."
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2010
Realization period - end
Dec 31, 2013
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Jun 12, 2013
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP14-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jul 1, 2014
Finance
Total approved costs
3,827 thou. CZK
Public financial support
3,827 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 827 CZK thou.
Public support
3 827 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BE - Theoretical physics
Solution period
01. 01. 2010 - 31. 12. 2013