論文の概要: Dynamic of Single Molecules in Collective Light-Matter States from First
Principles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.01602v2
- Date: Wed, 11 May 2022 11:33:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-19 16:03:24.757105
- Title: Dynamic of Single Molecules in Collective Light-Matter States from First
Principles
- Title（参考訳）: 第1原理に基づく集合光マター状態における単一分子の動的挙動
- Authors: Christian Sch\"afer
- Abstract要約: 分子の集合と共有フォトニックモードとのコヒーレントな相互作用は、強い光とマターのカップリングをもたらす。
単一分子の完全な初期表現を維持しながら、集合的な性質を捉えるための単純なアプローチを導入する。
化学反応における凝集強結合の影響はエミッタ数に非自明な依存を呈する。
- 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: The coherent interaction of a large collection of molecules with a common
photonic mode results in strong light-matter coupling, a feature that proved
highly beneficial for chemistry and termed the research topics polaritonic and
QED chemistry. Considering complex microscopic chemical reactions in
combination with a macroscopic number of molecules renders existing ab initio
approaches inapplicable. In this work, I introduce a simple approach to capture
the collective nature while retaining the full ab initio representation of
single molecules. By embedding the majority of the molecular ensemble into the
dyadic Green tensor, we obtain a computationally cheap and intuitive
description of the dynamic of a single molecule in the ensemble - an approach
that seems ideal for polaritonic chemistry. The introduced embedding
radiation-reaction potential is thoroughly discussed, including prospects,
applications and limitations. A first application demonstrates the linear
response of single molecules that are part of a larger ensembles of molecules.
Then, by virtue of a simple proton-tunneling model, I illustrate that the
influence of collective strong coupling on chemical reactions features a
nontrivial dependence on the number of emitters. Bridging classical
electrodynamics, quantum optical descriptions and the ab initio description of
realistic molecules, this work can serve as guiding light for future
developments and investigations in the quickly growing fields of QED chemistry
and QED material design.
- Abstract（参考訳）: 分子の集合と共通のフォトニックモードとのコヒーレントな相互作用は強い光-物質結合をもたらすが、これは化学にとって非常に有益であることが証明され、分極性およびQED化学という研究トピックを呼んだ。
複雑な微視的化学反応と巨視的な分子数の組み合わせを考えると、既存のab initioアプローチは適用不可能である。
本稿では,単一分子のab initio表現を完全に保持しつつ,集合的性質を捉えるための単純なアプローチを提案する。
分子アンサンブルの大部分をdyadicグリーンテンソルに埋め込むことで、1つの分子のダイナミックスを計算的に安価で直感的に記述することができる。
導入される放射線-反応ポテンシャルは, 展望, 応用, 限界など, 徹底的に議論されている。
最初の応用は、より大きな分子のアンサンブルの一部である単一の分子の線形反応を示すものである。
そこで, 単純なプロトン・タンニングモデルを用いて, 化学反応における凝集結合の影響はエミッタ数に非自明な依存性を呈することを示した。
古典的電気力学、量子光学的記述、現実的な分子のab initio記述を橋渡しするこの研究は、qed化学とqed材料設計の急速な成長分野における将来の発展と研究のための光を導いてくれる。
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