Michele desouter-lecomte

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Dynamique de systèmes quantiques ouvertsLa
stratégie des bains

• Michele desouter-lecomte

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• Quand des cœurs quantiques dans la dynamique des
  systèmes complexes ?

• Microenvironnement ou bain thermique ?

• Outil matrice densité

• Cohérence ou décohérence

• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

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• Quand des cœurs quantiques dans la dynamique des
  systèmes complexes ?

Dynamique et contrôle de particules légères
Dynamique de processus impliquant une
superposition détats électroniques
Transfert excitation électronique EET
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• Quand des cœurs quantiques dans la dynamique des
  systèmes complexes ?

Transfert délectron ET
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• Quand des cœurs quantiques dans la dynamique des
  systèmes complexes ?

Dynamique de processus impliquant un effet tunnel

Transfert de proton PT
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Formalime de lopérateur statistique ou
opérateur densité
Formalisme de la fonctions donde
Landau Von Neuman 1927
Schrödinger 1926
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• Microenvironnement ou bain thermique ?

Dissipation
Relaxation
Réservoir T
S
Champ extérieur
Potentiels modèles
Opérateur densité réduit au seul système
Dynamique MCTDH
Dynamique dissipative de système  ouvert 
Dynamique semiclassique
N
Dynamique mixte
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• Microenvironnement ou bain thermique ?

Modèle spin-boson
Modèle incluant des modes primaires
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• Outil matrice densité

Outil adapté à partitionner les degrés de liberté
Densité de probabilité
Densité de probabilité réduite
Matrice densité généralisation de la densité de
probabilité réduite
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• Cohérence ou décohérence

Etat initial en superposition de deux états
électroniques
Evolution du recouvrement des paquets dondes des
modes du bain
Décroissance exponentielle
Evolution périodique
Décohérence
Pas de décohérence
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• Cohérence ou décohérence

Superposition de deux états électroniques
couplés à une chaîne doscillateurs
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• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

Equation maîtresse pour la matrice densité réduite
Perturbation au second ordre

• Mémoire impliquant toute lhistoire du système

• Le bain intervient seulement par une fonction
  globale
• la fonction dautocorrélation à la température T
  du bain qui est reliée à la densité spectrale

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• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

Les échanges dénergie détruisent progressivement
la cohérence du système
La densité spectrale pondère chaque fréquence du
bain par le couplage avec le système
J(w) dépend du type de partition
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• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

Stratégie de simulation via la chimie quantique
Densité spectrale dans le modèle spin-boson
Le couplage dépend du déplacement Dx des
oscillateurs dans les deux états électroniques
H. Tamura et al JCP 137, 22A540, 2012
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• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

Stratégie de simulation via la dynamique
moléculaire
Approximation classique
Corrélation estimée par la fluctuation de lécart
énergétique entre létat électronique fondamental
et le le premier excité
BChls
A. Damjanovic et al Phys. Rev. E. 65, 031919, 2002
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• Quelques outils de simulation des systèmes ouverts

Paramétrage de la densité spectrale
Extraire de la densité spectrale quelques modes
effectifs et leur couplage
doù lautocorrélation du bain est une somme de
contribution de modes auxiliares
Hamiltonien modèle
Equation maîtresse pour la matrice réduite
Dynamique MCTDH
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Notre approche
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Applications
Contrôle dun réarrangement de Cope dans un
environnement dissipatif
Cope TS
G. Dive, et al Theor. Chem. Acc. 131, 1236 2012
A. Chenel, et al, J. Phys. Chem A 2012
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Applications
Etude des cohérences électroniques dans
le Poly-phénylène-vinylène (PPV)
Système 2 états électroniques et une coordonnée
de torsion
Pas denvironnement
T 300K
friction
400 cm-1
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En projet
Transfert délectron dans des composés à valence
mixte
DMP-DMP
Pont n cycles
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(No Transcript)
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Collaborations
C. Meier, Toulouse I. Burghardt , Francfort G.
Dive, Liège
LCP A. Chenel PhD Y. Justum A. de
la Lande
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• Les outils de simulation des systèmes ouverts

Equation pour la matrice densité réduite
Perturbation au second ordre
Mémoire Intégration sur le temps impliquant
toute lhistoire du système
Information sur la dynamique du sous espace en
interaction avec le bain