马克斯·普朗克学会 光腔内分子与量子真空场相互作用的图解 来自意大利、挪威和德国的一组研究人员已经证明，当与光腔中的量子化电磁场相互作用时，分子的性质会发生显著变化
利用新的理论方法和计算模拟，该团队揭示了分子的基态和激发态化学可以通过空间限制来修改
他们展示了如何通过调节腔场的频率来控制系统内部的电子转移
他们新开发的方法可能会对许多化学和技术应用产生深远的影响，如光伏、光化学和光电器件
该团队的工作现已发表在《物理评论十》上，并在该杂志的一篇观点文章中予以强调
腔量子光学处理光腔内光子和分子的相互作用，例如封闭在两个紧密间隔的镜子之间
完美的光学腔只能支持特定频率的光，它们会增强相关电磁场的强度
这使得放入光腔的分子的行为发生了深刻的变化
在这种情况下，光子和分子可以耦合并形成新的混合态，称为极化子
重要的是，这些混合态展示了分子和光子的性质
这意味着它们的化学行为可以通过光学方法来控制，例如通过调整光子能量和腔的几何形状
因此，空穴代表了一种全新的控制分子性质的手段
然而，需要更好地理解空腔中分子的特性
虽然量子光学中的理论模型提供了腔内电磁场的详细描述，但它们提供的分子描述不够充分
到目前为止，将电子和光子放在同一量子化水平的唯一方法是量子电动力学密度泛函理论，该理论仅限于电子和光子不相关的情况
然而，电子和光子之间的相关性对于捕捉分子性质的变化是至关重要的，甚至是定性的
“这些相关性效应是我们关注的焦点，”托·豪格兰博士说
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挪威科技大学的学生，该论文的主要作者
“我们的理论是第一个从头开始的理论，它以一种连贯和系统改进的方式明确地结合了强电子-光子关联
" 研究人员将电子结构的成熟耦合集群理论扩展到包括量子电动力学
使用这个新的框架，他们表明基态势能面被接近锥形相互作用的空穴所改变
“这种方法为控制分子化学的新策略铺平了道路，”合著者恩里科·龙卡说，他是MPSD大学的前博士后研究员，现就职于意大利国家研究委员会物理化学过程研究所
“我们需要坚实的理论方法来理解能够帮助我们用量子光操纵原子和分子的基本过程
" 研究小组的发现可能会极大地促进目前对分子的松弛途径和光化学的理解
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