論文の概要: Photoprotecting uracil by coupling with lossy nanocavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.07551v2
- Date: Wed, 5 Aug 2020 10:09:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-09 11:30:22.615917
- Title: Photoprotecting uracil by coupling with lossy nanocavities
- Title(参考訳): 損失ナノキャビティとのカップリングによる光保護ウラシル
- Authors: Simone Felicetti, Jacopo Fregoni, Thomas Schnappinger, Sebastian
Reiter, Regina de Vivie-Riedle, Johannes Feist
- Abstract要約: 我々は、ナノキャビティモードを用いて電磁環境を変化させることで、分子の光緩和ダイナミクスをどのように制御できるかを分析する。
光緩和効率は,光物質結合強度と光子崩壊速度との最適トレードオフを満足するときに最大化する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We analyze how the photorelaxation dynamics of a molecule can be controlled
by modifying its electromagnetic environment using a nanocavity mode. In
particular, we consider the photorelaxation of the RNA nucleobase uracil, which
is the natural mechanism to prevent photodamage. In our theoretical work, we
identify the operative conditions in which strong coupling with the cavity mode
can open an efficient photoprotective channel, resulting in a relaxation
dynamics twice as fast than the natural one. We rely on a state-of-the-art
chemically-detailed molecular model and a non-Hermitian Hamiltonian propagation
approach to perform full-quantum simulations of the system dissipative
dynamics. By focusing on the photon decay, our analysis unveils the active role
played by cavity-induced dissipative processes in modifying chemical reaction
rates, in the context of molecular polaritonics. Remarkably, we find that the
photorelaxation efficiency is maximized when an optimal trade-off between
light-matter coupling strength and photon decay rate is satisfied. This result
is in contrast with the common intuition that increasing the quality factor of
nanocavities and plasmonic devices improves their performance. Finally, we use
a detailed model of a metal nanoparticle to show that the speedup of the uracil
relaxation could be observed via coupling with a nanosphere pseudomode, without
requiring the implementation of complex nanophotonic structures.
- Abstract(参考訳): ナノキャビティモードを用いて電磁環境を変化させることで分子の光相対化ダイナミクスがどのように制御されるかを解析する。
特に,光障害を防ぐ自然なメカニズムであるrnaヌクレオベースウラシルの光還元について考察する。
本研究では,キャビティモードとの強い結合が効率的な光保護チャネルを開放し,自然モードの2倍のリラクゼーションダイナミクスをもたらす操作条件を明らかにする。
我々は, 化学分離分子モデルと非ヘルミットハミルトン伝播法を用いて, 系散逸ダイナミクスのフル量子シミュレーションを行う。
光子崩壊に焦点を合わせることで, 分子ポラリトニクスの文脈において, キャビティ誘起散逸過程が化学反応速度を変化させる上で果たす活性的役割を明らかにする。
また,光物質結合強度と光子崩壊速度との最適トレードオフを満足すると,光緩和効率が最大になることがわかった。
この結果は、ナノキャビティやプラズモニックデバイスの品質向上による性能向上という一般的な直観とは対照的である。
最後に、金属ナノ粒子の詳細なモデルを用いて、複雑なナノフォトニック構造を実装することなく、ナノスフィア擬モードと結合することで、ウラシル緩和のスピードアップを観察できることを示す。
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