通过耦合有损耗纳米腔对尿嘧啶进行光保护

我们分析了如何利用纳米腔模式改变分子的电磁环境从而控制其光弛豫动力学。具体而言，我们考虑RNA核苷碱基尿嘧啶的光弛豫，这是防止光损伤的自然机制。在我们的理论工作中，我们确定了与腔模式强耦合能够为高效光保护通道打开条件的操作条件，其弛豫动力学比自然过程快一倍。我们依赖最先进的化学详细分子模型和非厄米Hamilton量传播方法，对系统耗散动力学进行全量子模拟。通过关注光子衰减，我们的分析揭示了在分子极化激元背景下，腔诱导耗散过程在改变化学反应速率中所起的主动作用。值得注意的是，我们发现当光-物质耦合强度与光子衰减率之间满足最优权衡时，光弛豫效率达到最大。这一结果与提高纳米腔和等离子体器件品质因子可改善其性能的常见直觉相反。最后，我们使用金属纳米颗粒的详细模型表明，尿嘧啶弛豫的加速可通过与纳米球伪模式耦合观察到，而无需实现复杂的纳米光子结构。