Obliczenia własności atomów (w szczególności ciężkich i superciężkich) i metalicznych nanocząstek oraz modelowanie ich oddziaływania z elektronami, pozytonami i fotonami
Identyfikator grantu: PT01066
Kierownik projektu: Paweł Syty
Realizatorzy:
- Józef Sienkiewicz
- Michał Piłat
- Jakub Iwaniec
- Szymon Podskok
- Ignacy Paluch
- Wiktor Dembek
Politechnika Gdańska
Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej
Gdańsk
Data otwarcia: 2023-05-23
Streszczenie projektu
Teoretyczne przewidywania struktur elektronowych, potencjałów jonizacyjnych, struktury subtelnej i nadsubtelnej oraz przesunięć izotopowych pierwiastków (w szczególności tych ciężkich i superciężkich, Z>92) i ich jonów, a także modelowanie ich zderzeń z elektronami i pozytonami (zarówno sprężystych i niesprężystych) wymagają przeprowadzania czasochłonnych obliczeń wykorzystujących zaawansowane algorytmy numeryczne. Wyniki takie są niezbędne do wspomagania interpretacji danych eksperymentalnych. Porównanie własności obliczonych oraz zmierzonych pozwala uzyskać wgląd w elektrodynamiczne oddziaływania wewnątrz atomu. Powłoki elektronowe w atomie formują się głównie w wyniku oddziaływania elektronów z polem elektrycznym jądra oraz wzajemnych oddziaływań między elektronami. Znajomość kształtów tych powłok jest niezbędna przy badaniu elektrodynamicznych oddziaływań wyższych rzędów, takich jak struktura nadsubtelna, przesunięcia izotopowe oraz oddziaływań słabych. Do przeprowadzenia obliczeń wykorzystana zostanie wielokonfiguracyjna metoda Diraca-Hartree-Focka, która pozwala na wielkoskalowe, bardzo dokładne, relatywistyczne obliczenia zarówno widm dyskretnych jak i ciągłych. Wykorzystywane będzie oprogramowanie rozwijane w ramach grupy obliczeniowej CompAS (Computational Atomic Structure): GRASP oraz COWF napisane w języku Fortran 2018. Kolejnym celem projektu jest modelowanie wybranych układów plazmonicznych w skali nano, w szczególności matryc metalicznych nanocząstek. Przeprowadzane zostaną symulacje oddziaływania światła z takimi układami metodami różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD) i elementów skończonych w dziedzinie czasu (FEDT), których wynikiem będzie przestrzenny i czasowy rozkład składowych pola elektromagnetycznego, a także wybrane właściwości w dziedzinie częstotliwości (np. położenie i szerokość połówkowa rezonansu plazmonowego). Rozwijane będą metody uczenia maszynowego w celu szybkiego oszacowywania tych właściwości. Wykorzystywane będzie oprogramowanie MEEP oraz Mathematica, wraz z językiem programowania Python 3.x.
Publikacje
- Łapiński, M., Kozioł, R., Syty, P., Patela, S., Sienkiewicz, J., Sadowski, W., & Kościelska, B., uning of the plasmon resonance location in Au nanostructures coated with a ultrathin film of Al2O3 – Optical measurements and FDTD simulations, SURFACE SCIENCE 733, (2023) -