論文の概要: Molecular Electron Transfer in Optical Cavities: From Excitonic to Vibronic Polaritons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.23748v1
- Date: Fri, 27 Feb 2026 07:23:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-02 19:48:24.295195
- Title: Molecular Electron Transfer in Optical Cavities: From Excitonic to Vibronic Polaritons
- Title（参考訳）: 光キャビティにおける分子電子移動-エキソンからビブロニックポラリトンへ
- Authors: Takumi Hidaka, Tomohiro Fukushima, Nguyen Thanh Phuc,
- Abstract要約: 本研究では, 共振器結合分子の電子移動ダイナミクスを, 数値的に正確な運動方程式(HEOM)法を用いて検討した。
偏光子形成にともなう異なる共鳴と集団効果を同定し, ET速度が強い結合系で飽和することを示した。
これらの知見は、電子、振動、フォトニック自由度の相互作用によって制御される多チャンネル量子プロセスとして空洞修飾電子移動を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Strong coupling between molecular excitations and quantized electromagnetic fields in optical cavities provides a powerful means to control the physical and chemical properties of molecular systems. Here, we study electron transfer (ET) dynamics in cavity-coupled molecules using the numerically exact hierarchical equations of motion (HEOM) method, which captures nonperturbative and non-Markovian effects beyond standard perturbative theories. We identify distinct resonance and collective effects associated with polariton formation and show that the ET rate saturates in the strong-coupling regime, a feature not captured by perturbative approaches. We further extend the cavity-modified ET model by incorporating the nuclear-coordinate dependence of molecular electric dipole moments, which gives rise to a three-body interaction involving molecular electronic and vibrational degrees of freedom and cavity photons. This vibronic polariton formation leads to non-monotonic, oscillatory dependencies of the ET rate on the light-matter coupling strength and cavity frequency, which we attribute to quantum interference among multiple transfer pathways. These findings establish cavity-modified electron transfer as a multichannel quantum process governed by the interplay of electronic, vibrational, and photonic degrees of freedom.
- Abstract（参考訳）: 分子励起と光学キャビティにおける量子化電磁場との強い結合は、分子系の物理的および化学的性質を制御する強力な手段となる。
本稿では, キャビティ結合分子における電子移動(ET)動力学を, 標準摂動理論を超えた非摂動および非マルコフ効果を捉える数値的高精度階層運動方程式(HEOM)法を用いて研究する。
偏光子形成にともなう異なる共鳴と集団効果を同定し,ET速度が強い結合状態において飽和することを示す。
我々は、分子電気双極子モーメントの原子-配位依存性を組み込むことにより、キャビティ修飾ETモデルをさらに拡張し、分子電子および振動自由度とキャビティ光子の3体相互作用を引き起こす。
この振動偏光子形成は、ET速度の非単調な振動依存性を光物質結合強度とキャビティ周波数に導いており、これは複数の転送経路間の量子干渉に起因する。
これらの知見は、電子、振動、フォトニック自由度の相互作用によって制御される多チャンネル量子プロセスとして空洞修飾電子移動を確立する。
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