論文の概要: Shining Light on the Microscopic Resonant Mechanism Responsible for Cavity-Mediated Chemical Reactivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.12429v4
• Date: Wed, 25 May 2022 09:18:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-02 09:11:22.436027
• Title: Shining Light on the Microscopic Resonant Mechanism Responsible for Cavity-Mediated Chemical Reactivity
• Title（参考訳）: キャビティ媒介化学反応性に応答する微視的共鳴機構の発光光
• Authors: Christian Sch\"afer, Johannes Flick, Enrico Ronca, Prineha Narang, Angel Rubio
• Abstract要約: キャビティ環境における強い光-物質相互作用は、非侵襲的で効率的な化学反応を制御するための有望なアプローチとして現れつつある。 本研究では, 共振共振共振型強い光-物質結合下での実験的な還元反応速度の背景にある顕微鏡機構を明らかにするために, 量子-電気力学密度汎関数理論を利用する。
• 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: Strong light-matter interaction in cavity environments is emerging as a promising approach to control chemical reactions in a non-intrusive and efficient manner. The underlying mechanism that distinguishes between steering, accelerating, or decelerating a chemical reaction has, however, remained unclear, hampering progress in this frontier area of research. We leverage quantum-electrodynamical density-functional theory to unveil the microscopic mechanism behind the experimentally observed reduced reaction rate under cavity induced resonant vibrational strong light-matter coupling. We observe multiple resonances and obtain the thus far theoretically elusive but experimentally critical resonant feature for a single strongly-coupled molecule undergoing the reaction. While we do not explicitly account for collective coupling or intermolecular interactions, the qualitative agreement with experimental measurements suggests that our conclusions can be largely abstracted towards the experimental realization. Specifically, we find that the cavity mode acts as mediator between different vibrational modes. In effect, vibrational energy localized in single bonds that are critical for the reaction is redistributed differently which ultimately inhibits the reaction.
• Abstract（参考訳）: キャビティ環境における強い光-物質相互作用は、非侵襲的で効率的な化学反応を制御するための有望なアプローチとして現れつつある。 しかし、化学反応の操舵、加速、減速を区別するメカニズムはいまだに不明であり、この研究のフロンティア領域における進歩を妨げている。 量子電気力学的密度汎関数理論を応用し, キャビティ誘起共振振動と強い光・マッターカップリング下で実験的に観測された還元反応速度の背後にある微視的メカニズムを明らかにした。 我々は複数の共鳴を観測し、これまで理論的に解明されてきたが実験的に重要な共鳴特性を得る。 我々は集団結合や分子間相互作用を明示的に説明していないが、実験的な測定と定性的な一致は、実験的な実現に向けての結論を概ね抽象化できることを示唆している。 具体的には、キャビティモードが異なる振動モード間のメディエーターとして働くことを見出した。 事実上、反応に重要な単一結合に局在する振動エネルギーは異なる再分配され、最終的に反応を阻害する。

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