論文の概要: Quantum Effects in Chemical Reactions under Polaritonic Vibrational Strong Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13690v1
• Date: Tue, 28 Sep 2021 13:04:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-13 07:49:32.803629
• Title: Quantum Effects in Chemical Reactions under Polaritonic Vibrational Strong Coupling
• Title（参考訳）: 偏光振動強結合下での化学反応における量子効果
• Authors: Peiyun Yang and Jianshu Cao
• Abstract要約: 本研究では, 断熱反応のコヒーレントな性質を解明し, 固有, ゼロ点エネルギー, 量子トンネルの空洞誘起変化を導出する。 この計算はポラリトン正規モードの摂動解析によってさらに支持される。
• 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: The electromagnetic field in an optical cavity can dramatically modify and even control chemical reactivity via vibrational strong coupling (VSC). Since the typical vibration and cavity frequencies are considerably higher than thermal energy, it is essential to adopt a quantum description of cavity-catalyzed adiabatic chemical reactions. Using quantum transition state theory (TST), we examine the coherent nature of adiabatic reactions and derive the cavity-induced changes in eigen frequencies, zero-point-energy, and quantum tunneling. The resulting quantum TST calculation allows us to explain and predict the resonance effect (i.e., maximal kinetic modification via tuning the cavity frequency), collective effect (i.e., linear scaling with the molecular density), and selectivity (i.e., cavity-induced control of the branching ratio). The TST calculation is further supported by perturbative analysis of polariton normal modes, which not only provides physical insights to cavity-catalyzed chemical reactions but also presents a general approach to treat other VSC phenomena.
• Abstract（参考訳）: 光学キャビティ内の電磁場は、振動強い結合(VSC)を介して化学反応性を劇的に変化させ、制御することができる。 典型的な振動とキャビティ周波数は熱エネルギーよりもかなり高いため、キャビティ触媒による断熱化学反応の量子的記述を採用することが不可欠である。 量子遷移状態理論(TST)を用いて、断熱反応のコヒーレントな性質を調べ、固有周波数、ゼロ点エネルギー、量子トンネルの空洞誘起変化を導出する。 結果として得られた量子tst計算により、共鳴効果(キャビティ周波数のチューニングによる最大速度変化)、集団効果(分子密度による線形スケーリング)、選択性(キャビティによる分岐比の制御)を説明し予測することができる。 TSTの計算はポラリトンノーマルモードの摂動解析によってさらに支持され、キャビティ触媒による化学反応の物理的洞察を提供するだけでなく、他のVSC現象に対する一般的なアプローチを示す。

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