光学腔中分子振动极化激元动力学的半经典截断Wigner近似理论

实验已证明,由分子振动与红外腔模强耦合形成的分子振动极化激元可显著改变各种分子体系的物理性质和化学反应性。然而,由于混合体系的复杂性,特别是含多分子体系中极化激元态的集体性质,对改性潜在机制的完整理论理解仍然难以捉摸。我们在此基于截断Wigner近似(TWA)发展了分子振动极化激元动力学的半经典理论,该理论在大型分子体系中可处理,同时捕捉光学腔中光子的量子特性。然后将该理论应用于研究具有相同双原子分子体系的核量子动力学,这些分子具有基态Morse势,并在超强耦合区与红外腔模强耦合。通过将TWA与单分子体系在偶极规范和Coulomb规范下两种不同初态的全量子动力学比较,检验了TWA的有效性。对于偶极规范下对应于Coulomb规范中光-物质纠缠态的初态张量积基态,在许多分子体系中观察到了分子振动极化激元形成对核动力学的集体和共振效应。