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暗腔中加速的氢氘交换反应:通向理论与实验鸿沟的基准

化学物理 2025-07-15 v1 量子物理

摘要

气相氢氘交换反应(HER)是基准量子反应动力学中最基本的化学过程。本文聚焦于通过共振腔内的强光-物质耦合来控制HER,此方法常称为极化子化学。具体而言,我们关注HER的同位素变异,涉及分子氢 H2_2 与氘原子 D 之间的碰撞,即 H2_2+D\toHD+H。我们发现,尽管同位素引入的非对称性较小,但仍能显著改变腔内反应速率。在腔外,反应按通常的方式进行:D+H2{_2}\toDH+H。然而,在腔内发生另类反应:D+H2_2\toDH+H+Ephoton_{photon},其中 Ephoton_{photon}=ωcav\hbar\omega_{cav}。我们的结果表明,HER是一个理想平台,可为在极化子化学中弥合理论与实验之间的差距提供重要进展。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.09695,
  title  = {Accelerated Hydrogen Exchange Reaction in a Dark Cavity: A Benchmark for Bridging the Gap Between Theory and Experiment},
  author = {Victor Berenstein and Giacomo Valtolina and Zohar Amitay and Nimrod Moiseyev},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.09695},
  year   = {2025}
}