Molecules Near Absolute Zero and External Field Control of Atomic and Molecular Dynamics
本文综述了冷分子和超冷分子领域的最新研究进展，并证明了在亚开尔文温度下分子的化学反应、非弹性碰撞和解离可以通过外加电场或磁场来操纵。超冷分子的产生可以允许具有极高精度的光谱测量和自然基本对称性的测试，以分子作为量子比特的量子计算和受控化学。在接近零开尔文的温度下，化学反应和碰撞能量转移的概率可能非常大。超冷原子和分子的碰撞能比实验室中可用的外部电场或磁场相互作用引起的扰动小得多。因此，外部场可用于诱导弱结合分子的解离，刺激禁戒电子跃迁，抑制传出反应通道中的离心屏障效应或调谐增强化学反应性的费什巴赫共振。
2005-09-09 physics.atom-ph physics.chem-ph
Effective Langevin Equation Approach to the Molecular Diffusion on Optical Lattices
光学微操纵技术已经发展成为一种强有力的工具，可以有效地操纵微观粒子在周期和准周期势上的运动，并由外部电磁场驱动。在这里，分子扩散的动力学光晶格的开放系统的理论框架内进行了分析，极性分子耦合到一个瞬态电磁场。使用正常模式的字段展开，我们推导出一个有效的，广义朗之万方程，它描述了沿分子自由度的系统的运动。本方法是普遍适用的（对于具有非零永久偶极矩的分子），并且它在光晶格上的分子输运机制的控制中打开了广泛的应用。适当的模型外场的数值分析表明，在所产生的朗之万方程中忽略记忆项的可行性。
2018-11-10 physics.atom-ph physics.chem-ph
Engineering long-range molecular potentials by external drive
本文提出通过非共振光耦合至高激发Rydberg分子势构建长程分子势阱，证实其束缚态结合能可调且与理论模型吻合，为超冷化学及Feshbach共振等应用开辟新途径。
2023-03-14 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Ultracold molecular collisions in magnetic fields: Efficient incorporation of hyperfine structure in the total rotational angular momentum representation
提出总转动角动量（TRAM）基组以解决超冷分子碰撞中引入超精细结构和磁场效应的计算难题，使哈密顿量块对角化，计算效率提升三个数量级。
2023-11-25 physics.atom-ph physics.chem-ph
Manipulation of Diatomic Molecules with 'Oriented External Electric Fields': Linear Correlations in Atomic Properties Lead to Non-Linear Molecular Responses
“定向外电场（OEEF）”已被证明在能够提供从H2存储到分子机器的应用范围内的化学反应、催化和选择性的前所未有的控制方面具有巨大的潜力。我们报告了一项关于OEEF引起分子变化的原子起源的理论研究;了解OEEF诱导的原子和分子性质之间耦合的特征是全面了解强外场对分子结构、稳定性和反应性影响的重要一步。在分子中原子的量子理论（QTAIM）的背景下，我们着重研究了一组同原子（H2，N2，O2，F2，和Cl 2）和异双原子（HF，HCl，CO，和NO）分子在强外电场下的原子和分子（键）性质。结果表明，原子性质（原子电荷和能量，和本地化指数）与场强线性相关，但分子性质（键长，在键临界点的电子密度，键长，和电子离域指数）表现出非线性响应所施加的领域。特别是，在电子密度分布的变化改变的形状和位置的零通量表面，原子体积，原子电子布居，和本地化/离域指数。在分子水平上，分子静电势的形貌和拓扑发生了剧烈的变化。外场也扰动了所研究的化学键的共价-极性-离子特性，标志着电场对化合物的稳定性和反应性的影响。这些发现在分子中原子的量子理论的框架内得到了很好的合理化，并形成了对原型分子（如分子）中这些效应的连贯概念理解。
2020-04-07 physics.chem-ph
RichMol: A general variational approach for rovibrational molecular dynamics in external electric fields
本文提出了一种计算多原子分子在外加电场作用下振转动力学的一般变分方法。高精度的全维变分计算为计算高阶笛卡尔张量算符的振转矩阵元和求解含时薛定谔方程提供了无场振转态的基础。外电场的影响被视为在第二超极化率相互作用项截断的多极矩展开。我们的完全数值和计算效率的方法已实施在一个新的程序，RichMol，它可以模拟任意强度，极化，脉冲形状和持续时间的多个外部场的影响。用NH $_3$光学离心机对双色取向和转动激发进行了计算。
2018-02-21 physics.chem-ph
On the existence of distinct equilibrium configurations under orienting external electric fields
Southern Methodist University（南方卫理公会大学）
本文研究了在不同方向的外部电场作用下分子系统出现的不同平衡配置，通过分子极化率而非静态偶极矩来探索新的平衡态，揭示了分子在低激发态中的独特电子和核构型。
2026-07-28 physics.chem-ph
Comprehensive Quantum Framework for Describing Retarded and Non-Retarded Molecular Interactions in External Electric Fields
我们采用各种量子力学方法来研究电场对原子或分子之间的非延迟和延迟非共价相互作用的影响。为此，我们应用微扰和非微扰方法的框架内的量子力学（QM）以及量子电动力学（QED）。此外，为了提供一个透明的物理图片不同类型的相互作用，我们采用了一个随机电动力学方法的基础上的零点波动场。通过谐波Drude振荡器-一个有效的模型系统，允许一个分析的解决方案，并已令人信服地表明，产生准确的结果时，建模非延迟分子间相互作用的原子响应特性。所获得的分子间的能量贡献被分类为场致（FI）静电，FI极化，和色散相互作用。这三种类型的相互作用之间的相互作用使得能够通过沿分子间轴施加横向或纵向电场来操纵分子二聚体构象。我们的框架相结合的四个互补的理论方法铺平了道路，系统的描述和分子相互作用时，分子受到外部和真空场的更好的理解。
2021-10-13 physics.chem-ph
Analytic nuclear gradients including oriented external electric fields in a molecule-fixed frame
Department of Chemistry, Southern Methodist University（南卫理公会大学化学系）
提出两种分子参考系（主轴系和局部参考系）定义分子框架内的定向电场，推导并实现外部电场下的解析核梯度，应用于甲酰苯胺的场依赖几何优化，验证了方法的准确性和鲁棒性。
2026-06-17 physics.chem-ph
Complete control, direct observation and study of molecular super rotors
极快旋转的分子在其旋转中携带的能量比任何其他自由度都要多得多，被称为“超级转子”。据推测，超级转子可能表现出许多独特的性能。理论研究表明，超高速分子旋转可以改变分子在固体表面的散射特性，改变分子在外场中的运动轨迹，使超高速转子在碰撞中保持稳定，并导致气体涡旋的形成。提出了利用超快纺丝实现分子冷却和选择性化学键断裂的新途径。使大量分子快速、定向和同步旋转是相当具有挑战性的。一种用“光学离心机”加速分子旋转的有效方法已经被提出并成功实施，但迄今为止只报道了超级转子的间接证据。在这里，我们展示了第一次直接观察到的分子超转子，并研究其光谱，动力学和磁光特性。使用离心技术，我们控制旋转激发的程度和检测分子旋转与高光谱和时间分辨率。频率分辨检测使我们能够绘制出极端旋转水平的能量，比室温极限高两个数量级，并量化离心畸变的发生。飞秒时间分辨率揭示了高度相干的旋转动力学与较低的去相干率在较高的值的分子角动量，和由于旋转引起的化学键拉伸的分子转动惯量的增加。在外加磁场的作用下，分子的超快旋转导致了分子系综的光学双折射。
2013-06-10 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Car-Parrinello Molecular Dynamics With A Sinusoidal Time-Dependent Potential Field
我们通过选择正弦势来解决周期性边界条件下施加外场的问题。我们提出了一个实现的Car-Parrinello分子动力学代码（CPMD），并讨论了应用程序的电子和离子转移在复杂的分子系统。
2013-12-20 physics.chem-ph
Exploring the conformational dynamics of alanine dipeptide in solution subjected to an external electric field: A nonequilibrium molecular dynamics simulation
本文采用非平衡分子动力学模拟研究了丙氨酸二肽在外加电场作用下的构象动力学。我们考虑的情况下，一个常数和振荡场。在这种情况下，我们提出了一个程序来实现温度控制，它消除了无关的热效应的字段。对于恒定场不同的时间尺度确定的构象，偶极矩，和取向动力学。此外，我们证明了溶剂结构只有轻微的变化时，外场被打开，在振荡场的情况下，构象的变化被证明是在前面的情况下一样强烈，和非平凡的非平衡的构象空间中的圆形路径，通过计算的综合净概率通量揭示。
2014-03-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Effect of antiprotons on hydrogen-like ions in external magnetic fields
本文采用A-DKB方法数值求解双中心Dirac方程，研究八类反质子–类氢离子准分子的基态势能曲线及最高100 T外磁场下的Zeeman位移。
2024-07-02 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Introducing Time-dependent Molecular Fields: Derivation of the Wave Equations
本文是试图建立分子场概念的系列文章的一部分。诱导我们引入这一新概念的理论是基于应用于薛定谔方程的Born-Huang展开，薛定谔方程描述了分子系统与外部电场的相互作用。假设分子系统是由两个耦合的绝热状态的理论导致从一个单一的空间卷曲方程，两个时空卷曲方程和一个单一的时空发散方程的一对解耦的波动方程中经常遇到的领域的理论。在本研究中，波动方程导出的外场有两个特点：（a）它的强度是足够高的;（b）它的持续时间是足够短的。对于这种情况下的研究表明，刚才描述的相互作用创建两个领域，共存于一个分子：一个是一个新的矢量场形成通过外部场与Born-Huang非绝热耦合项（NACT）的相互作用，另一个是一个普通的，标量，电场基本上相同的原始外部场。本研究的一部分致力于通过两个相交的Jahn-Teller锥的结果的可视化，其中包含在其交点处变得奇异的NACT，也称为圆锥相交点。这种描述让人想起一个隐喻性的宇宙黑洞，它吞噬了一种电场，并创造了一种新的电场。最后，我们最终将面临一种宇宙的情况，这一事实可能使我们推测奇异的NACT是宇宙现象的结果。因此，如果这个奇点确实以某种方式与现实相联系，那么就像物理学中的其他奇点一样，它是在大爆炸时（或紧接着之后）形成的（正因为如此，最终形成分子的能力）。
2017-11-17 physics.chem-ph
Machine learning of solvent effects on molecular spectra and reactions
快速准确地模拟溶液等环境中的复杂化学体系是理论化学中的一个长期挑战。近年来，机器学习通过提供高度准确和高效的电子结构理论替代模型扩展了量子化学的边界，这在以前是传统方法无法达到的。这些模型长期以来一直局限于封闭的分子系统，而没有考虑环境的影响，如外部电场和磁场或溶剂效应。在这里，我们介绍了深度神经网络FieldSchNet，用于模拟分子与任意外部场的相互作用。FieldSchNet提供了丰富的分子响应特性，使其能够模拟广泛的分子光谱，如红外，拉曼和核磁共振。除此之外，它能够描述隐式和显式的分子环境，作为溶剂化的极化连续模型或在量子力学/分子力学设置中操作。我们使用FieldSchNet来研究溶剂效应对分子光谱和Claisen重排反应的影响。基于这些结果，我们使用FieldSchNet来设计能够显著降低重排反应的活化势垒的外部环境，展示了逆化学设计的有前途的场所。
2020-11-04 physics.chem-ph stat.ML
Consistent interpretation of molecular simulation kinetics using Markov state models biased with external information
分子模拟可以提供对复杂分子过程的物理和化学驱动力的微观洞察。尽管模拟方法不断进步，但模型误差可能导致模拟和参考之间的不一致（例如，从实验或更高级别的模拟）可观察的。为了将计算机模拟产生的微观信息与参考测量绑定在一起，我们提出了一种方法，该方法对系统的微观转变进行重新加权，以提高与一组粗糙动力学观测值的一致性。该方法采用了发达的马尔可夫状态建模框架，有效地链接微观动态与长时间尺度的约束，从而始终如一地解决了广泛的时间尺度。为了强调该方法的鲁棒性，我们考虑两个不同的粗粒度模型具有显着的动力学不一致。当应用于模拟构象动力学的小肽，重新加权程序系统地提高了最慢的过程的时间尺度分离。此外，限制亚稳态之间的前向和后向速率导致其相对稳定性略有改善，从而改进了所得模型的平衡性质。最后，我们发现同时描述模拟数据和提供的约束的困难可以帮助识别底层模拟方法的具体限制。
2016-02-11 physics.chem-ph q-bio.BM
Magnetic properties and quench dynamics of two interacting ultracold molecules in a trap
本文从理论上研究了在电场和磁场作用下一维简谐势阱中两个相互作用的超冷极性顺磁分子的磁性和非平衡动力学。分子通过多通道两体接触势相互作用，结合分子间相互作用的短程各向异性。我们发现，各种磁化状态产生的分子相互作用，电子自旋，偶极矩，旋转结构，外部磁场和自旋-旋转耦合的相互作用。丰富的磁化强度图主要取决于分子间相互作用和自旋旋转耦合的各向异性。这些特定的分子特性很难计算或测量。因此，我们提出了淬火动力学实验，从观察分析系统的时间演化中提取它们。我们的研究结果表明了用外电场控制分子少体磁化的可能性，为研究光镊或光晶格中超冷分子的磁化及其在分子多通道多体哈密顿量量子模拟和量子信息存储中的应用奠定了基础.
2020-12-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Stochastic Quantum Molecular Dynamics
本文讨论了量子核和电子与外界环境动力学相互作用的关联动力学。这种随机量子分子动力学依赖于一个定理，该定理建立了相互作用的原子核和电子的总体平均电流密度与给定的外部矢量势之间的一一对应关系。该理论允许通过标准的量子分子动力学，如电子和核弛豫光化学，耗散相关的电子-离子动力学在强激光场，核退相等现象的第一性原理描述的方法，作为演示，我们讨论了4-（N，N-二甲基氨基）苯甲腈在一个均匀的浴中的经典核的限制。
2009-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Coherent control of enrichment and conversion of molecular spin isomers
本文建立了一个由外电磁辐射控制的分子核自旋共振-转动转换的理论模型。已经表明，人们可以产生自旋异构体的富集，并以两种方式影响它们的转化率，通过相干性和通过辐射引起的能级布居变化。通过适当选择外场的频率和强度，转化的影响范围从显著加速到几乎完全抑制该过程。
2000-11-05 physics.chem-ph physics.optics
Universal Machine Learning for the Response of Atomistic Systems to External Fields
提出FIREANN模型，将场相关特征嵌入原子描述符，实现含外部场原子系统的通用机器学习，可同时预测偶极矩、极化率等响应性质，并解决周期性体系极化多值问题。
2023-10-16 physics.chem-ph
Machine learning of electronic structure and atomistic properties from the external potential
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Université Marie et Louis Pasteur, CNRS, LmB (UMR 6623)（玛丽·路易·巴斯德大学，法国国家科学研究中心，LmB（联合研究单位6623））
本文提出了一种以算子为中心的框架，通过外部势能建模分子性质并学习算子到算子的映射。
2026-07-20 physics.chem-ph physics.comp-ph
Hyperfine rovibrational states of H$_3^+$ in a weak external magnetic field
该研究构建并对角化 H$_3^+$ 的振转–超精细–塞曼哈密顿矩阵，计算弱磁场下最低能态的能量、波函数和拉曼跃迁矩，为多原子分子量子逻辑光谱实验提供方法支撑。
2024-10-25 physics.chem-ph quant-ph
Resonant Coupling Between Electromagnetic Waves and Protein Conformational Dynamics Revealed by Molecular Dynamics Simulations
The College of Medical Technology, Shanghai University of Medicine & Health Sciences（上海健康医学院医学技术学院）；Shanghai Artificial Intelligence Laboratory（上海人工智能实验室）
通过分子动力学模拟揭示电磁波与蛋白质构象动力学的共振耦合机制，展示共振激发对蛋白质构象的影响。
2026-01-28 physics.chem-ph
Controlling local currents in molecular junctions
分析了非平衡约束和退相对分子结环流的影响。循环电流是量子效应的表现形式，并且可以由外部施加的偏压或通过分子系统的外部磁场引起。在对称Aharonov-Bohm环中，键电流有两种贡献：偏压驱动和磁场驱动。我们分析了这两个贡献之间的竞争，并表明，作为一个结果，通过一个分支的电流可以被完全抑制。然后，我们研究了不对称性（作为化学取代的结果）对分子内部的电流通路的影响，并通过调整取代基的耦合强度（在有限偏压下）来研究不对称性诱导的循环电流（没有磁场）。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.chem-ph
Molecular nanoplasmonics: self-consistent electrodynamics in current carrying junctions
我们考虑了外加含时电磁场作用下的偏置分子结。我们讨论了局部场的形成，由于表面等离子体激元激发的接触和分子的响应。采用现实的参数，我们证明，这种自洽的治疗是至关重要的适当描述的交界处的输运特性。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Molecular Interactions Induced by a Static Electric Field in Quantum Mechanics and Quantum Electrodynamics
利用量子力学和量子电动力学方法研究了两个中性原子或分子在均匀静电电场中的相互作用。我们的重点是了解领先的贡献，场致静电/极化和色散相互作用之间的相互作用，考虑在就业德鲁德模型为非延迟和延迟制度。对于第一种情况，我们提出了一个精确的解决方案，通过对角化相应的量子力学哈密顿量得到的两个耦合振子，并证明了外场可以控制不同的分子间相互作用的强度和分子的相对取向。在延迟制度所描述的量子电动力学，我们的分析表明，场致静电和极化能量保持不变（在各向同性和均匀真空）相比，非延迟的情况下。对于用量子Drude振子模拟的相互作用物种，基于量子力学和量子电动力学的发展框架在外场和真空场的联合作用下产生了对分子相互作用的主要贡献。
2022-03-13 physics.chem-ph quant-ph
Molecular Dynamics Simulations of Solutions at Constant Chemical Potential
溶液中化学过程的分子动力学研究在从纳米技术到药物化学的广泛应用中具有重要价值。然而，这些计算受到严重的有限尺寸效应的影响，例如随着化学过程的进行，溶液被耗尽，这影响了模拟的结果。为了克服这些限制，必须允许系统与宏观库交换分子，从而采样一个大正则系综。尽管已经提出了不同的补救措施，但这仍然是分子模拟中的一个关键挑战。在目前的工作中，我们提出了恒定化学势分子动力学（C $μ$ MD）方法，它引入了一个外力，控制感兴趣的化学过程的环境。这个外力从有限的储存器中吸引分子，使发生过程的区域的化学势保持恒定。我们已经将C $μ$ MD方法应用于尿素在水溶液中结晶的典型情况。因此，我们已经能够在恒定的过饱和条件下研究晶体生长动力学，并提取生长速率和自由能势垒。
2015-04-17 physics.chem-ph physics.comp-ph
Optimal Control of Molecular Motion Expressed Through Quantum Fluid Dynamics
提出了一种用于原子和分子系统优化操纵的量子流体动力学控制方法。在量子流体动力学中，控制量子系统用概率密度和量子流表示。这种变量的选择是由流体动力学变量的通常预期的缓慢变化的空间-时间依赖性激发的。用量子流体动力学方法研究了HCl在外加电场作用下的基态电子动力学。
2000-08-31 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Controllable density of states in molecular devices: the magnetic effect on cyclic molecules
通过态密度（DOS）分析，研究了两种不同的环状分子，钠原子环和多环芳烃（PAH）分子在外加磁场作用下的电子结构。计算结果表明，通过控制磁场，原始DOS峰分裂成两个峰，峰的位置可以被周期性地调制。我们将此现象归因于分子轨道磁动量与磁场之间的相互作用。一般来说，这种效应对于通常的结构是模糊的，但对于环状分子是明显的。
2007-11-11 physics.chem-ph physics.comp-ph
Local Molecular Dynamics with Coulombic Interaction
我们提出了一个局部的，O（N）的分子动力学算法模拟带电系统。长程库仑势是由服从修正的麦克斯韦方程组的传播电场产生的。耦合的电动力学方程的外部恒温器，我们表明，该算法产生了有效的库仑粒子之间的潜力。在退火的电动力学自由度的场配置收敛到泊松方程的解很像从头计算分子动力学中的电子自由度接近基态。
2004-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Probing molecular chirality by coherent optical absorption spectra
我们提出了一种通过测量分子的相干光吸收光谱来灵敏地探测分子手性的方法。结果表明，在适当设计的外场驱动下，环状三能级手性分子的量子动力学是全相位相关的。这将导致探测场的手性依赖的吸收光谱。因此，这些吸收光谱可用于鉴定分子手性和确定对映异构体过量。讨论了将手性分子限制在空芯光子晶体光纤中的可行性。
2011-05-30 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
