Équation de Schrödinger stochastique pour la dynamique des porteurs chauds dans les systèmes plasmoniques

Nous présentons une méthode multiscale couplant la théorie des systèmes quantiques ouverts avec un traitement ab initio en temps réel de la structure électronique pour étudier la dynamique des porteurs chauds dans des systèmes plasmoniques photo-excités. Nous combinons l'équation de Schrödinger stochastique markovienne avec une approche ab initio GW couplée à la description Bethe-Salpeter (BSE) des degrés de liberté électroniques, interagissant avec une nanoparticule métallique modélisée classiquement selon le modèle de continuum polarisable. Nous appliquons cette méthodologie pour étudier l'effet des temps de relaxation (T1) et de déphasing pur (T2) sur la dynamique des porteurs chauds dans un système composé d'une portion quantique décrite au niveau GW/BSE, c'est-à-dire un fragment de CHO adsorbé sur un sommet d'un nanocube de rhodium, et du reste du nanocube, traité classiquement, lorsqu'il est irradié par un pulse lumineux de 2,7 eV, inspiré par des résultats expérimentaux sur la photoréduction du CO2 induite par plasmon. Une injection nette de trous du rhodium vers le CHO est observée, avec et sans la portion classique du nanocube. L'effet du nanocube est d'améliorer la population de charge générée de deux ordres de grandeur. La désintégration non radiative, via un temps de relaxation T1 basé sur la loi de l'énergie de gap, produit une diminution rapide de la population de charge. Les résultats avec T2 montrent seulement qu'une injection de charge retardée par rapport au pulse, qui est présente dans la dynamique cohérente, disparaît lorsque la cohérence est effacée.