Homepage of Petra Ruth Kapralova









Disertace – diplomové práce – zadání

2014

O nás:

Teoretické studium laserem poháněných atomů, molekul a klastrů

Jde o výzkum elektronických dějů v atomech, molekulách a klastrech, které jsou poháněny v silném elektromagnetickém poli na frekvencích XUV, typicky tedy excitace a ionizace a případně generace vyšších harmonických frekvencí. V závislosti na frekvenci, délce a tvaru pulsu k těmto jevům dochází různými mechanismy, např. převážně jednofotonově či více fotonově, k ionizaci může docházet jednoelektronové či více elektronové, přímo či excitací do autoionizujících stavů atd., a tedy máme děje s velmi různým výstupem nabízející široké pole pro studium experimentální i teoretické. Výzkum, o který se zde jedná, konám já osobně. Zázemí je na Fyzikálním ústavu AVČR v rámci teoretické skupiny oddělení Radiační a chemické fyziky.

V teorii uplatňujeme dva doplňující se přístupy, jednak modely obsahující malý počet elektronických stavů, které slouží pro základní popis mechanismů dějů, a za druhé, pokud možno co nejpřesnější ab initio výpočty, jejichž výsledky velmi přesně odpovídají fyzikální realitě, tedy co se týká jednotlivých excitovaných atomů (molekul, klastrů).

Nyní ke konkrétním výzvám, které v současnosti řešíme. U dynamiky elektronických vlnových funkcí atomů a molekul, kde jsou elektrony taženy elektromagnetickým polem s frekvencí blízké ionizačnímu potenciálu, dosahuje rozkmit elektronů v prostoru značných hodnot, řádově v desítkách a více nm. My bychom rádi tyto procesy uměli do budoucna simulovat pro molekuly, a proto se preferenčně zaměřujeme na přístupy, o nichž se domníváme, že tam budou aplikovatelné, a to znamená použití Gaussových bází. Vyvinuli jsme speciální Gaussovy báze pro atomy, které umožňují rozkmit elektronů jednotek až desítek nm a dosahují také zde potřebné spektroskopické přesnosti. První z navrhovaných disertací se zaměří na rozšíření stávající metodologie na procesy, kde je důležitý destinásobně větší rozkmit elektronů.

Návrh disertace I:

Využití Gaussových bází pro spektroskopické výpočty

Báze složené z Gaussiánů se využívají pro výpočty molekul od samého počátku kvantové chemie. Důvodem je jejich výborná schopnost se skládat do vodíku podobných funkcí a zároveň snadný výpočet maticových elementů Hamiltoniánu s kulombickými termy.

Gaussiány lze efektivně využít nejen pro výpočty základních a nízkých excitovaných stavů v chemické přesnosti stovek cm-1, ale také pro spektroskopické výpočty ve stonásobně větší přesnosti, přičemž pro nás je důležité, že takto přesná spektra jsou také nutnou podmínkou pro využití na kvantitativní simulace atomů v silném elektromagnetickém poli.

K výše uvedenému účelu je potřeba optimalizovat velké množiny Gaussových bází. Takové báze u nás byly vytvořeny pro atom helia a berrylia. Projektem doktorské práce bude zdokonalit prvky již existující metody pro optimalizaci těchto speciálních bází a aplikovat ji na atomy první a druhé řady periodické tabulky prvků. Dalším úkolem bude využití těchto bází ke korelačním výpočtům vysoce excitovaných stavů atomů, včetně autoionizačních. K implementacím metod elektronické struktury bude použit vlastní program pro výpočty atomů, který lze bez větších problémů modifikovat.

Pro bližší informace o konkrétním postupu je nutno se informovat osobně (po předchozí domluvě, kapralova at jh-inst.cas.cz).











=