极化激元化学：集体强耦合意味着化学性质的强局域修饰
介观与纳米尺度物理
2020-11-09 v1 化学物理
计算物理
量子物理
摘要
极化激元化学在过去几年已成为一个快速发展的领域。大量实验观察表明，当物质与谐振腔模式强耦合时，即杂化光-物质态出现时，化学性质可被根本改变并出现新颖物理态。迄今为止，解释和预测这些观察的理论方法要么局限于适于描述集体极化激元效应的唯象量子光学模型，要么局限于小体系尺寸的从头算方法。后一类方法尤其具争议，因为由于可计算访问的固有低粒子数，集体效应无法被显式包含。在此，我们针对可变尺寸的氮二聚体链证明，在集体耦合化学系综中存在的任何杂质（例如温度涨落或反应过程）都会诱导极化激元系统中的局域修饰。由此我们推断形成了一种新颖暗态，由于其集体耦合环境，其局域化学性质在杂质处被显著修饰。我们的模拟将量子光学模型（例如集体暗态与不同极化激元分支的形成）的预言与依赖（量子化的）局域电荷重分布的单分子量子化学视角统一起来。此外，我们的发现表明，近期发展的 QEDFT 方法适于捕捉这些局域缩放的极化激元效应，并且是更好理解近期实验结果乃至设计新颖实验方法的有用工具。所有这一切为极化激元化学中的许多新颖发现与应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2011.03284,
title = {Polaritonic Chemistry: Collective Strong Coupling Implies Strong Local Modification of Chemical Properties},
author = {Dominik Sidler and Christian Schäfer and Michael Ruggenthaler and Angel Rubio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.03284},
year = {2020}
}