ETD

• azobenzene
• decoerenza
• decoherence
• dinamica non-adiabatica
• non-adiabatic dynamics
• qtsh
• spiroprano
• spiropyran
• surface hopping

Nel presente progetto di tesi ci si propone di considerare il metodo QTSH (quantum trajectory surface hopping) per la dinamica molecolare non adiabatica. Questo metodo è una recente evoluzione del SH (surface hopping), in quanto permette di superare alcune limitazioni di quest’ultimo. In particolare, come nel SH, si parte da una determinata superficie di energia potenziale e si valuta a ogni step dell’evoluzione temporale la probabilità di ‘saltare’ da una superficie all’altra e quindi di avere una transizione. Un trattamento quantistico è riservato agli elettroni, descritti da una funzione d’onda espressa come combinazione lineare di stati adiabatici.
A differenza del SH tradizionale, il QTSH introduce una correzione quantistica all'equazione del moto di Newton, consentendo una descrizione più accurata della dinamica nucleare. Inoltre, non impone la conservazione dell'energia totale a livello di singola traiettoria, ma a livello di insieme di traiettorie, un approccio più fisico e coerente del metodo da cui deriva.
In pratica, il lavoro di tesi si concentrerà quindi sull'implementazione del metodo QTSH e successiva valutazione della sua accuratezza, mediante applicazione allo studio della fotoisomerizzazione dell'azobenzene, un processo fotochimico ampiamente studiato in letteratura.

In this thesis project, we propose to implement the Quantum Trajectory Surface Hopping (QTSH) method for non-adiabatic molecular dynamics. This method represents a recent evolution of the standard Surface Hopping (SH) approach, as it overcomes several of the latter's inherent limitations. Specifically, as in SH, the dynamics begin on a specific potential energy surface, and the probability of 'hopping' from one surface to another—thereby undergoing a transition—is evaluated at each step of the temporal evolution. A quantum treatment is reserved for the electrons, which are described by a wavefunction expressed as a linear combination of adiabatic states.
Unlike traditional SH, QTSH introduces a quantum correction to Newton's equations of motion, allowing for a more accurate description of nuclear dynamics. Furthermore, it does not enforce total energy conservation at the level of the individual trajectory, but rather at the ensemble level, an approach that is more physically sound and consistent than that of its predecessor.
In practice, this thesis will focus on the implementation of the QTSH method and the subsequent evaluation of its accuracy by applying it to the study of the photoisomerization of azobenzene and spiropyran, two photochemical processes extensively documented in the literature