• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

基于第一性原理的耗散腔中分子的光与物质相互作用

Light-matter interaction of a molecule in a dissipative cavity from first principles.

作者信息

Wang Derek S, Neuman Tomáš, Flick Johannes, Narang Prineha

机构信息

Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, USA.

Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute, New York, New York 10010, USA.

出版信息

J Chem Phys. 2021 Mar 14;154(10):104109. doi: 10.1063/5.0036283.

DOI:10.1063/5.0036283
PMID:33722047
Abstract

Cavity-mediated light-matter coupling can dramatically alter opto-electronic and physico-chemical properties of a molecule. Ab initio theoretical predictions of these systems need to combine non-perturbative, many-body electronic structure theory-based methods with cavity quantum electrodynamics and theories of open-quantum systems. Here, we generalize quantum-electrodynamical density functional theory to account for dissipative dynamics of the cavity and describe coupled cavity-single molecule interactions in the weak-to-strong-coupling regimes. Specifically, to establish this generalized technique, we study excited-state dynamics and spectral responses of benzene and toluene under weak-to-strong light-matter coupling. By tuning the coupling, we achieve cavity-mediated energy transfer between electronically excited states. This generalized ab initio quantum-electrodynamical density functional theory treatment can be naturally extended to describe cavity-mediated interactions in arbitrary electromagnetic environments, accessing correlated light-matter observables and thereby closing the gap between electronic structure theory, quantum optics, and nanophotonics.

摘要

腔介导的光与物质耦合可显著改变分子的光电和物理化学性质。对这些系统进行从头算理论预测需要将基于非微扰多体电子结构理论的方法与腔量子电动力学及开放量子系统理论相结合。在此,我们推广量子电动力学密度泛函理论以考虑腔的耗散动力学,并描述弱耦合到强耦合 regime 下的腔 - 单分子相互作用。具体而言,为建立这种广义技术,我们研究了苯和甲苯在弱到强光与物质耦合下的激发态动力学和光谱响应。通过调节耦合,我们实现了电子激发态之间的腔介导能量转移。这种广义的从头算量子电动力学密度泛函理论处理方法可以自然地扩展到描述任意电磁环境中的腔介导相互作用,获取相关的光与物质可观测量,从而弥合电子结构理论、量子光学和纳米光子学之间的差距。

相似文献

1
Light-matter interaction of a molecule in a dissipative cavity from first principles.基于第一性原理的耗散腔中分子的光与物质相互作用
J Chem Phys. 2021 Mar 14;154(10):104109. doi: 10.1063/5.0036283.
2
Calculations of Quantum Light-Matter Interactions in General Electromagnetic Environments.一般电磁环境中量子光与物质相互作用的计算。
J Chem Theory Comput. 2024 Jan 23;20(2):926-936. doi: 10.1021/acs.jctc.3c00967. Epub 2024 Jan 8.
3
Light-Matter Response in Nonrelativistic Quantum Electrodynamics.非相对论量子电动力学中的光与物质相互作用
ACS Photonics. 2019 Nov 20;6(11):2757-2778. doi: 10.1021/acsphotonics.9b00768. Epub 2019 Oct 2.
4
Ab initio polaritonic potential-energy surfaces for excited-state nanophotonics and polaritonic chemistry.用于激发态纳米光子学和极化激元化学的从头算极化激元势能面。
J Chem Phys. 2020 Sep 7;153(9):094116. doi: 10.1063/5.0021033.
5
Cavity Quantum Electrodynamics Complete Active Space Configuration Interaction Theory.腔量子电动力学完全活性空间组态相互作用理论
J Chem Theory Comput. 2024 Feb 13;20(3):1214-1227. doi: 10.1021/acs.jctc.3c01207. Epub 2024 Jan 30.
6
Frequency-Dependent Sternheimer Linear-Response Formalism for Strongly Coupled Light-Matter Systems.用于强耦合光-物质系统的频率相关斯特恩海默线性响应形式理论
J Chem Theory Comput. 2022 Jul 12;18(7):4354-4365. doi: 10.1021/acs.jctc.2c00076. Epub 2022 Jun 8.
7
Understanding Polaritonic Chemistry from Ab Initio Quantum Electrodynamics.从第一性原理量子电动力学理解极化子化学。
Chem Rev. 2023 Oct 11;123(19):11191-11229. doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00788. Epub 2023 Sep 20.
8
Theoretical Advances in Polariton Chemistry and Molecular Cavity Quantum Electrodynamics.极化激元化学与分子腔量子电动力学的理论进展
Chem Rev. 2023 Aug 23;123(16):9786-9879. doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00855. Epub 2023 Aug 8.
9
Investigating Molecular Exciton Polaritons Using Cavity Quantum Electrodynamics.用腔量子电动力学研究分子激子极化激元。
J Phys Chem Lett. 2023 Jun 29;14(25):5901-5913. doi: 10.1021/acs.jpclett.3c01294. Epub 2023 Jun 21.
10
Making ab initio QED functional(s): Nonperturbative and photon-free effective frameworks for strong light-matter coupling.构建从头算量子电动力学泛函:强光与物质耦合的非微扰且无光子有效框架。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Oct 12;118(41). doi: 10.1073/pnas.2110464118.

引用本文的文献

1
Calculations of Quantum Light-Matter Interactions in General Electromagnetic Environments.一般电磁环境中量子光与物质相互作用的计算。
J Chem Theory Comput. 2024 Jan 23;20(2):926-936. doi: 10.1021/acs.jctc.3c00967. Epub 2024 Jan 8.
2
Polaritonic Chemistry: Hindering and Easing Ground State Polyenic Isomerization via Breakdown of σ-π Separation.极化激元化学:通过σ-π分离的破坏来阻碍和促进基态多烯异构化
J Phys Chem Lett. 2023 Oct 12;14(40):9145-9149. doi: 10.1021/acs.jpclett.3c02081. Epub 2023 Oct 5.
3
Understanding Polaritonic Chemistry from Ab Initio Quantum Electrodynamics.
从第一性原理量子电动力学理解极化子化学。
Chem Rev. 2023 Oct 11;123(19):11191-11229. doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00788. Epub 2023 Sep 20.
4
Theoretical Advances in Polariton Chemistry and Molecular Cavity Quantum Electrodynamics.极化激元化学与分子腔量子电动力学的理论进展
Chem Rev. 2023 Aug 23;123(16):9786-9879. doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00855. Epub 2023 Aug 8.
5
Investigating Molecular Exciton Polaritons Using Cavity Quantum Electrodynamics.用腔量子电动力学研究分子激子极化激元。
J Phys Chem Lett. 2023 Jun 29;14(25):5901-5913. doi: 10.1021/acs.jpclett.3c01294. Epub 2023 Jun 21.
6
Computational study on the catalytic control of endo/exo Diels-Alder reactions by cavity quantum vacuum fluctuations.腔量子真空涨落对环加成/反环加成反应催化控制的计算研究。
Nat Commun. 2023 May 13;14(1):2766. doi: 10.1038/s41467-023-38474-w.
7
Frequency-Dependent Sternheimer Linear-Response Formalism for Strongly Coupled Light-Matter Systems.用于强耦合光-物质系统的频率相关斯特恩海默线性响应形式理论
J Chem Theory Comput. 2022 Jul 12;18(7):4354-4365. doi: 10.1021/acs.jctc.2c00076. Epub 2022 Jun 8.
8
Ab Initio Linear-Response Approach to Vibro-Polaritons in the Cavity Born-Oppenheimer Approximation.腔中振动极化激元的从头算线性响应方法——玻恩-奥本海默近似
J Chem Theory Comput. 2022 May 10;18(5):2764-2773. doi: 10.1021/acs.jctc.1c01035. Epub 2022 Apr 11.
9
Cavity-Modified Unimolecular Dissociation Reactions via Intramolecular Vibrational Energy Redistribution.通过分子内振动能量重新分布实现的腔修饰单分子解离反应
J Phys Chem Lett. 2022 Apr 21;13(15):3317-3324. doi: 10.1021/acs.jpclett.2c00558. Epub 2022 Apr 7.
10
Molecular orbital theory in cavity QED environments.腔量子电动力学环境中的分子轨道理论。
Nat Commun. 2022 Mar 15;13(1):1368. doi: 10.1038/s41467-022-29003-2.