論文の概要: Analytic Model for Molecules Under Collective Vibrational Strong
Coupling in Optical Cavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.16374v1
- Date: Mon, 29 Jan 2024 18:13:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-30 13:40:23.078679
- Title: Analytic Model for Molecules Under Collective Vibrational Strong
Coupling in Optical Cavities
- Title（参考訳）: 光キャビティにおける群振動強結合分子の解析モデル
- Authors: Jacob Horak, Dominik Sidler, Wei-Ming Huang, Michael Ruggenthaler and
Angel Rubio
- Abstract要約: 振動強い結合(VSC)下でのN分子のアンサンブルからなるモデル系を提案する。
核間相互作用に対して事前の調和近似は課されない。
非調和な分子間相互作用が局所的な強結合効果の形成に不可欠である可能性があることを強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9824636175880032
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Analytical results are presented for a model system consisting of an ensemble
of N molecules under vibrational strong coupling (VSC). The single bare
molecular model is composed of one effective electron, which couples
harmonically to multiple nuclei. A priori no harmonic approximation is imposed
for the inter-nuclear interactions. Within the cavity Born-Oppenheimer
partitioning, i.e., when assuming classical nuclei and displacement field
coordinates, the dressed N-electron problem can be solved analytically in the
dilute limit. In more detail, we present a self-consistent solution of the
corresponding cavity-Hartree equations, which illustrates the relevance of the
non-perturbative treatment of electronic screening effects under VSC. We
exemplify our derivations for an ensemble of harmonic model CO2 molecules,
which shows that common simplifications can introduce non-physical effects
(e.g., a spurious coupling of the transverse field to the center-of-mass motion
for neutral atoms). In addition, our self-consistent solution reveals a simple
analytic expression for the cavity-induced red shift and the associated
refractive index, which can be interpreted as a polarizability-dependent
detuning of the cavity. Finally, we highlight that anharmonic intra-molecular
interactions might become essential for the formation of local strong coupling
effects within a molecular ensemble under collective VSC.
- Abstract（参考訳）: 振動強い結合 (VSC) 下でのN分子のアンサンブルからなるモデル系について解析を行った。
単一の裸分子モデルは、1つの有効電子からなり、複数の原子核に調和的に結合する。
核間相互作用に対して事前の調和近似は課されない。
キャビティ内にあるボルン・オッペンハイマーの分割、すなわち古典的核と変位場座標を仮定すると、着飾ったN-電子問題は希薄な極限で解析的に解ける。
より詳しくは、VSC下での電子スクリーニング効果の非摂動的処理の関連性を示す、対応するキャビティ-ハートリー方程式の自己整合解について述べる。
我々は、調和モデルco2分子のアンサンブルの導出を例示し、共通の単純化が非物理的効果をもたらすことを示している(例えば、中性原子の質量中心運動に対する横磁場のスプリアスカップリング)。
さらに, この自己整合解は, キャビティによる赤方偏光とそれに伴う屈折率の簡易な解析式を示し, キャビティの偏光性依存的デチューニングと解釈できる。
最後に,不調和な分子間相互作用は,分子アンサンブル内での局所的な強結合効果の形成に不可欠である可能性を強調した。
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