Phase space perspective on a model for isomerization in an optical cavity.
Phase space perspective on a model for isomerization in an optical cavity.
复制标题
光腔异构化模型的相空间透视。
DOI：
--
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发表时间：
2023
影响因子：
4.4
通讯作者：
S. Keshavamurthy
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Subhadip Mondal;S. Keshavamurthy
对于在光学腔中进行的反应的速率和机理的改变，我们仍然没有得到解释。一些研究表明，腔介导的分子内振动能流性质的变化可能起着重要作用。在这里，我们研究了一个模型极化激子系统，提出和分析较早的菲舍尔等人，J.Chem.Phys.156，154305（2022），包括在无损耗腔中耦合到单光子模式的一维异构化模式。我们表明，在虚光子的存在下，对于特定的腔系统耦合强度和腔频率的异构化概率，可以表现出不同的选择的初始反应物vibropolariton波包的抑制或增强。我们观察到的经典和量子平均异构化概率在虚光子的情况下的定性协议。一个显着的一部分，由于耦合到腔的影响可以合理化的经典相空间的“混沌-秩序-混沌”过渡和极化激元状态，主要参与量子异构化动力学的相空间局部化性质。另一方面，对于具有零光子的初始状态（即，“暗腔”），当腔频率被调谐到接近反应模的基频时，异构化概率被抑制。零光子情形下的经典-量子对应并不令人满意。在这个简单的模型中，我们发现异构化的抑制或增强是由于腔系统能流动力学和量子隧穿之间的相互作用而产生的。
Explanation for the modification of rates and mechanism of reactions carried out in optical cavities still eludes us. Several studies indicate that the cavity-mediated changes in the nature of vibrational energy flow within a molecule may play a significant role. Here, we study a model polaritonic system, proposed and analyzed earlier by Fischer et al., J. Chem. Phys. 156, 154305 (2022), comprising a one-dimensional isomerization mode coupled to a single photon mode in a lossless cavity. We show that the isomerization probability in the presence of virtual photons, for specific cavity-system coupling strengths and cavity frequencies, can exhibit suppression or enhancement for different choices of the initial reactant vibropolariton wavepacket. We observe a qualitative agreement between the classical and quantum average isomerization probabilities in the virtual photon case. A significant part of the effects due to coupling to the cavity can be rationalized in terms of a "chaos-order-chaos" transition of the classical phase space and the phase space localization nature of the polariton states that dominantly participate in the quantum isomerization dynamics. On the other hand, for initial states with zero photons (i.e., a "dark cavity"), the isomerization probability is suppressed when the cavity frequency is tuned near to the fundamental frequency of the reactive mode. The classical-quantum correspondence in the zero photon case is unsatisfactory. In this simple model, we find that the suppression or enhancement of isomerization arises due to the interplay between cavity-system energy flow dynamics and quantum tunneling.
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