論文の概要: Enhancing Infrared Laser Dissociation of Molecules with the Electromagnetic Vacuum

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.17278v1
• Date: Fri, 21 Nov 2025 14:33:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-24 18:08:19.064023
• Title: Enhancing Infrared Laser Dissociation of Molecules with the Electromagnetic Vacuum
• Title（参考訳）: 電磁真空による分子の赤外レーザー解離の促進
• Authors: Johan F. Triana, Felipe Herrera,
• Abstract要約: ストレッチモードを有するCS$2$分子の赤外レーザー光解離について検討した。 その結果,光解離に必要な強度は空洞内よりも空洞内において有意に低いことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Controlling bond breaking is a long-standing goal in molecular physics. Infrared nanocavities are currently being developed for reaching exotic coupling regimes of cavity QED with a few molecules, but it is not well understood how chemical reactions would proceed in such systems. To address this, we study infrared laser photodissociation of a single CS$_{2}$ molecule with a stretching mode that strongly interacts with a resonant infrared vacuum, subject to a strong laser field that either resonantly drives the molecule at its fundamental vibration frequency or injects photons at the cavity resonance. We show that the intensities required for photodissociation are significantly lower inside the cavity than in free space, with a strong dependence on the type of driving condition. By directly injecting photons into the cavity, the molecule dissociates with two orders of magnitude less laser energy than by directly driving the vibrational mode. This photodissociation enhancement is a purely quantum mechanical effect that cannot be captured semi-classically. The intracavity ladder climbing dynamics is substantially modified relative to free space due to vacuum-induced admixing a large number of vibrational quantum numbers and the cavity field acting as a surrogate molecular mode that strongly interacts with the dissociative vibrational motion. Our work provides fundamental mechanistic understanding of chemical dynamics that can be used for designing new types of nanophotonics experiments that probe single-molecule chemistry.
• Abstract（参考訳）: 結合破壊の制御は分子物理学における長年の目標である。 近赤外ナノキャビティは現在、数分子のキャビティQEDのエキゾチックカップリング機構に到達するために開発されているが、このようなシステムで化学反応がどのように進行するかはよく分かっていない。 これを解決するために、単一CS$_{2}$分子の赤外レーザー光解離と、共振型赤外線真空と強く相互作用するストレッチモードを、基本振動周波数で分子を共鳴的に駆動するか、共振器共鳴で光子を注入するかの強いレーザー場により検討する。 その結果,光解離に必要な強度は空洞内よりも空洞内において有意に低く,運転条件に強く依存していることが判明した。 光子を直接キャビティに注入することで、分子は振動モードを直接駆動するよりも2桁少ないレーザーエネルギーで解離する。 この光解離増強は、半古典的に捕獲できない純粋に量子力学的効果である。 キャビティ・ライディング・ダイナミクスは、真空誘起の多数の振動量子数と、解離振動運動と強く相互作用する代理分子モードとして働くキャビティ場によって、自由空間に対して実質的に変更される。 我々の研究は、単一分子化学を探索する新しいタイプのナノフォトニクス実験の設計に使用できる化学力学の基本的な機械的理解を提供する。

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