Non-Hermitian molecular dynamics simulations of exciton-polaritons in lossy cavities
本文提出一种非厄米哈密顿量方法，在有机极化激元的大规模半经典分子动力学模拟中显式处理腔损耗，并用于极化激元弛豫、传播和能量转移的平均场及表面跳跃模拟。
2023-11-22 physics.chem-ph
Vibrational Dressing of Collective Molecular Polaritons: A Scalable Green's-Function Theory
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究在Holstein-Tavis-Cummings模型中发展了一种可扩展的格林函数理论，结合自洽玻恩近似处理集体分子极化激元的振动修饰，可高效描述大系综分子的极化激元吸收，其结果与基准方法吻合良好，无需引入拟合线宽。
2026-10-16 physics.chem-ph
Vibrational Polaritons with Broken In-Plane Translational Symmetry
本文通过微扰理论与数值计算研究面内分子密度破坏平移对称性时的振动极化激元色散，揭示侧边分支、线宽展宽及亮暗模式混合机制。
2024-06-15 physics.chem-ph
Machine Learning Framework for Modeling Exciton-Polaritons in Molecular Materials
本工作提出基于分层相互作用粒子神经网络的机器学习协议，预测分子激发态性质并计算集体耦合下偶氮甲烷的势能面与电子光谱，为极化子化学建模提供框架。
2024-01-02 physics.chem-ph
Femtosecond Photophysics of Molecular Polaritons
分子极化激元是当分子与光强烈相互作用时形成的光子和分子特征的混合状态。强耦合调谐能级，并且重要的是，可以改变分子性质（例如，光反应速率），为新型极化激元化学开辟了途径。在这个角度来看，我们专注于集体方面的强耦合分子系统，这是如何涉及到这样的系统，虽然在极化激元形成下获得修改功能的关键重要性的动态响应，仍然没有很好地理解。我们讨论了如何超快的时间和光谱分辨率使泵浦探测光谱的理想工具，以揭示从极化激元状态的其他分子状态的功能感兴趣的能量转移途径。最后，我们说明如何分析分子极化激元系统中的自由（而不是电子）能量结构可能提供新的线索，如何能量流动，从而如何强耦合可以利用。
2023-02-11 physics.chem-ph quant-ph
Two-dimensional IR-Raman spectroscopy of vibrational polaritons: Role of dipole surfaces
University of Delaware（特拉华大学）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）
本文通过CavMD模拟研究了振动强耦合下液态水的二维红外-拉曼光谱，强调一致的偶极子表面模型对谱线分裂和极子分支形成的重要性。
2026-03-25 physics.chem-ph
Semiclassical Nonadiabatic Molecular Dynamics for Molecular Exciton-Polaritons
本文基于相干态多体基函数和AIMC协议发展半经典非绝热分子动力学方法，用于模拟分子激子-极化激元，发现该方法能正确描述相干与退相干过程，揭示光-物质耦合会减慢内转换并降低最低激发态布居。
2024-10-21 physics.chem-ph
Polariton Chemistry: controlling molecular dynamics with optical cavities
分子极化激元是分子跃迁与受限电磁场强烈相互作用时产生的光激发。越来越多的兴趣在混合分子光子材料，主机这些激发源于他们的新的和可调的化学最近的观察。极化激元表现出的一些显著功能包括诱导长程激发能转移、增强电荷传导性以及抑制或增强化学反应的能力。在这篇综述中，我们解释了分子极化激元的有效理论，这些理论为解释和指导强耦合极限下的实验奠定了基础。强耦合的分子光子系统的化学现象的根本重要性，以未来的技术的创新应用分析的理论讨论说明。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Cavity-modified unimolecular dissociation reactions via intramolecular vibrational energy redistribution
虽然新兴的振动极化激元化学领域有可能克服合成化学的传统局限性，但其基本机制尚未得到很好的理解。在这里，我们将探讨如何在红外光学腔中修改由分子内振动能量再分布（IVR）限制速率的单分子解离反应的动力学。我们研究了一个弯曲三原子分子的经典模型，其中两个外原子通过非简谐Morse势与中心原子耦合到一个简谐弯曲模。我们表明，共振耦合到特定的非谐振动模式的光腔可以干扰IVR和改变单分子解离反应速率时，腔模式作为一个水库的振动能量。我们发现一个强烈的依赖于腔和分子的初始状态。特别地，当腔最初是空的时，解离速率降低，而当腔最初比分子热时，腔反而可以加速反应速率。这些结果奠定了基础，进一步的理论工作，以了解有趣的实验结果的振动极化激元化学的背景下，IVR。
2021-11-15 nlin.CD physics.chem-ph quant-ph
Theory of Molecular Emission Power Spectra. III. Non-Hermitian Interactions in Multichromophoric Systems Coupled with Polaritons
将分子发射功率谱理论推广至多色团系统，揭示峰展宽源于非厄米相互作用，并可通过分子间距和介电环境调控超辐射速率。
2024-11-14 physics.chem-ph
A Cavity-Enhanced Spectroscopist's Lens on Molecular Polaritons
Princeton University（普林斯顿大学）
本文以经典光学为基础，从腔增强光谱学家视角解析分子极化激元的形成、光谱与行为，关联腔增强光谱学并以物理化学家熟悉的方式重述开放问题，助力明确极化激元现象的量子与经典本质。
2025-08-28 physics.chem-ph quant-ph
Bose enhancement of excitation-energy transfer with molecular-exciton-polariton condensates
激子极化激元具有强的光-物质相互作用、强的激子结合能和较低的有效质量，在有机分子体系中实现了激子极化激元的室温玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。这些分子激子极化激元BEC在非线性光学和光电应用中显示出了巨大的潜力。在这项研究中，我们证明了分子极化激元BEC可以用于玻色增强的激发能转移（EET）的分子系统中的激子施主耦合到一组激子受体，进一步强烈耦合到一个单一的模式的光学腔。类似于光子是玻色子粒子的光的受激发射，如果受体组在激子-极化激元BEC状态下制备，则观察到比如果受体最初处于其电子基态或处于具有相等平均分子激发数的正常激发态更大的EET速率。玻色增强也表现为EET率的增长与BEC中激子极化激元数目的增加。最后，提出了一种基于置换对称性的方法来抑制EET到受主群中巨大的暗态流形，以促进玻色增强EET到极化子BEC。
2022-03-08 physics.chem-ph quant-ph
Enhanced Excitation Energy Transfer under Strong Light-Matter Coupling: Insights from Multi-Scale Molecular Dynamics Simulations
通过多尺度分子动力学模拟，揭示了强耦合下极化激元传播受腔寿命限制且呈扩散性，暗态捕获导致超寿命传播，为设计相干激子输运系统提供指导。
2023-06-24 physics.chem-ph
Polariton relaxation under vibrational strong coupling: Comparing cavity molecular dynamics simulations against Fermi's golden rule rate
在振动强耦合（VSC）作用下，分子极化激元的形成可以显著改变分子的光致或热性质。为了理解这些有趣的变化，实验和理论研究都集中在振动极化激元的超快动力学上。在这里，根据我们最近的工作[J. Chem. Phys.，154，094124，（2021）]，我们系统地研究了弱外泵浦下液态CO2的极化激元弛豫机制。经典腔分子动力学（CavMD）模拟表明，极化激元弛豫的结果从（i）通过光子组件的腔损耗和（ii）由分子间相互作用介导的明模分量的振动暗模的退相的综合效应。后一种极化激元退相速率与极化激元波函数中亮模的权重和极化激元与暗模之间的光谱重叠的乘积成比例。这两个因素是敏感的参数，如拉比分裂和腔模失谐。相比紧束缚谐波模型的基础上的费米的黄金法则计算，CavMD产生类似的参数依赖的上极化激元弛豫寿命，但有时适度的分歧，为下极化激元。我们认为，这种分歧的结果极化激元增强的分子非线性吸收由于分子的非谐性，这是不包括在我们的分析模型。我们还总结了最近的进展探测非反应VSC动力学与CavMD。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Thermal chemical reactivity in Frenkel exciton-polariton cavities
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
通过广义Tavis-Cummings模型计算平面微腔中分子系综的热平均化学活性，发现腔诱导的化学活性变化在小分子系综和低温度下更显著，且随集体耦合强度（Rabi分裂）增加而增强。
2026-05-29 physics.chem-ph
Selective Excitation of IR-Inactive Modes via Vibrational Polaritons: Insights from Atomistic Simulations
本研究利用经典腔分子动力学模拟液态甲烷的振动强耦合，发现泵浦上极化激元可选择性激发IR非活性对称弯曲模式，并揭示光-物质杂化程度决定能量转移效率。
2025-05-13 physics.chem-ph
Anomalous Giant Superradiance in Molecular Aggregates Coupled to Polaritons
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Department of Chemistry, National Taiwan University（台湾大学化学系）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究揭示了分子聚集体耦合到表面等离子体极子时的异常巨级辐射现象，通过电磁场量化的研究，证明极子显著增强了级辐射并使其行为超越了Dick的N缩放定律，推导出适用于任意色散和吸收介质中分子聚集体的级辐射率解析表达式，并展示了分子间距离对这种非凡级辐射的重要性。
2024-02-22 physics.chem-ph physics.optics
Linear and nonlinear vibrational excitation driven by molecular polaritons
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）；Center for Free-Electron Laser Science（自由电子激光科学中心）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；College of Integrative Sciences and Arts, Arizona State University（亚利桑那州立大学综合科学与艺术学院）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
研究分子极子在脉冲光驱动下的振动激发机制，分析能量在电子、光子和振动自由度间的分布，揭示线性和非线性贡献的差异及极子介导的非线性过程。
2026-04-17 physics.chem-ph
Mesoscale Molecular Simulations of Fabry-Pérot Vibrational Strong Coupling
本文提出广义CavMD方法模拟真实分子系综与多维光子环境的VSC，验证均匀极限下的极化激元色散，并揭示非平衡动力学中单模近似的失效。
2024-06-15 physics.chem-ph
Electronic Strong Coupling of Gas-Phase Molecular Iodine
Princeton University（普林斯顿大学）
研究气相碘分子的电子强耦合，通过精细控制分子数密度和腔长稳定，实现特定振转跃迁的电子强耦合，获得多种耦合强度和失谐条件，首次证明分子气体中的电子极化激元，为相关光化学和光物理研究开辟新平台。
2026-07-10 physics.chem-ph
Wavefunction Embedding for Molecular Polaritons
极化激元化学依赖于强的光-物质相互作用现象来改变光学腔内的化学反应速率。为了解释和理解这些过程，发展可靠的理论模型是必不可少的。虽然计算高效的量子电动力学自洽场（QED-SCF）方法，如量子电动力学密度泛函理论（QEDFT）需要精确的泛函，但量子电动力学耦合簇（QED-CC）方法提供了精确度的系统性增加，但代价要大得多。为了克服这个计算瓶颈，在这里，我们介绍和开发的QED-CC-in-QED-SCF投影为基础的嵌入方法，继承了所有有利的性能，从两个世界，计算效率和精度。包埋方法的性能进行了评估，通过研究一些典型的，但相关的反应，如甲基转移反应，质子转移反应，以及在复杂的环境中的质子化反应。用新的嵌入方法得到的结果与更昂贵的QED-CC结果非常一致。对这些反应进行的分析表明，强的光-物质相互作用是非常本地化的性质，只有一个小的区域应被处理在QED-CC水平捕捉由于腔的重要影响。这项工作为极化激子量子化学方法的未来发展奠定了基础，并将为其他极化激子嵌入模型的发展提供指导。
2022-04-04 physics.chem-ph
QM/MM Modeling of Vibrational Polariton Induced Energy Transfer and Chemical Dynamics
振动强耦合（VSC）提供了一种新的手段来修改化学反应和能量传递途径。为了有效地模拟集体机制下的VSC化学动力学，本文提出了一种混合量子力学/分子力学（QM/MM）腔分子动力学（CavMD）方案，并将其应用于实验研究的化学体系。这种方法可以实现线性缩放相对于在VSC下的稀溶液的分子数，通过假设每个QM溶质分子被包围由一个独立的MM溶剂浴。将该方法应用于Fe（CO）$_5$在正十二烷中的稀溶液中，证明了极化激元退相到暗模和极化激元增强的分子非线性吸收。这些模拟预测，强烈激发下极化激元可以提供一个能量转移途径，选择性地激发赤道CO振动，而不是轴向CO振动。此外，这些模拟还直接探测Fe（CO）$_5$ Berry伪旋转反应的动力学上的腔效应，以比较最近的二维红外光谱实验。这种理论方法适用于广泛的其他极化激元系统，并提供了一个工具，探索使用VSC的选择性红外光化学。
2022-12-27 physics.chem-ph
Superreaction: the collective enhancement of a reaction rate by molecular polaritons in the presence of energy fluctuations
最近的实验表明，分子极化激元，光和物质的混合状态之间的强耦合分子的电子或振动激发和光学腔形成，可以大大改变分子系统的物理和化学性质。在这里，我们表明，通过利用分子极化激元的集体性质与极化子去耦的影响，即，通过抑制环境对极化激元的影响，可以实现超反应，包括在全部耦合到共同受体的供体系统中电荷或激发能量转移反应速率的集体增强。这种效应类似于超辐射现象。由于极化激元是耦合到腔中的所有分子的激发态的叠加态，所以它很容易受到分子系统中能量涨落引起的退相干的影响。因此，在没有强的光-物质相互作用的情况下，反应速率随着分子数量的增加而显著降低，即使系统从极化激元状态开始。通过开启光-物质相互作用，系统的动力学行为发生了巨大的变化，反应速率随着分子数量的增加而增加，正如超反应所预期的那样。其基本机制被证明是增强的量子相干性之间的不同施主的光-物质相互作用变得更强。
2021-03-30 physics.chem-ph quant-ph
Precise determination of excitation energies in condensed-phase molecular systems based on exciton-polariton measurements
精确测定凝聚相分子系统的激发能对于理解系统-环境相互作用以及用于研究系统动力学的理论模型的必要输入数据是重要的。激发能通常通过拟合所测量的光谱来确定，所述光谱包含由于环境的热随机动力学而产生的宽且未分辨的峰。在这里，我们提出了一种精确的能量测定的方法，通过强耦合的分子系统的光学腔和测量所产生的极化激元的能量。研究了由环境引起的热涨落对极化激元的影响，得到了极化激元线宽与分子数的幂次标度关系。幂指数提供了有关环境动态的重要信息。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Polariton assisted down-conversion of photons via nonadiabatic molecular dynamics: a molecular dynamical Casimir effect
对3，3 '-二乙基-2，2'-噻炔碘化物分子在光学微腔中光致异构化的量子动力学进行了理论研究。通过量子拉比哈密顿量将分子耦合到单腔模，并使用多组态含时Hartree方法（MCTDH）求解相应的含时薛定谔方程。我们表明，对于单分子强耦合的光子模式，非绝热分子动力学产生混合的极化激元流形与不同数量的激发，而不需要反转的光物质耦合条款。因此，在{ \it cis}构型的分子的电子激发导致在异构化时产生{ \it transs}构型的光子对。讨论了这种现象在集体强光-物质耦合制度下工作的条件，并根据微腔内两个分子的模拟，发现对于本系统是不可行的。然而，我们的发现提出了一种新的机制，即在没有超强耦合的情况下，通过利用极化激元结构中出现的涌现分子动力学来实现光子下转换。
2019-09-28 physics.chem-ph quant-ph
More than just smoke and mirrors: Gas-phase polaritons for optical control of chemistry
该展望梳理极化激元化学领域气相研究进展，指出气相分子可消除溶剂干扰以解析极化激元调控化学反应的机理，并给出后续实验设计的实用指南。
2024-08-19 physics.chem-ph
Three-player polaritons: nonadiabatic fingerprints in an entangled atom-molecule-photon system
从理论上研究了一个由分子和原子系综组成的封闭在微腔中的量子系统。原子和分子之间的间接耦合，通过它们与腔辐射模的相互作用实现，导致原子和分子态的相干混合，并且在足够强的腔场强度下形成混合原子-分子-光子极化激元。对Na $_2$分子的研究表明，通过改变腔波长和原子跃迁频率，可以显著改变极化激元态的势能面和相应的光谱.此外，一个不可预见的强度借用效应，这可以被看作是一个强大的非绝热指纹，被确定在原子跃迁峰，源于污染的原子激发态与激发分子振子态。
2020-05-04 physics.chem-ph
Cavity-induced Non-Adiabatic Dynamics and Spectroscopy of Molecular Rovibrational Polaritons studied by Multi-Mode Quantum Models
本文从理论上研究了在由一个单振双原子分子组成的模型系统中形成的振转极化激元的量子动力学和光谱学，该模型系统与光学法布里-珀罗腔的两个简并正交偏振模相互作用。我们采用了一个有效的转振Pauli-Fierz哈密顿长度规范表示和识别三个国家的振动极化激元锥形交叉点（VPCI）之间的单激发振动极化激元状态在二维角坐标分支空间。上下振动极化激元具有混合光-物质杂化特性，而中间态则具有纯光子性质。VPCI为单激发振动极化激元之间的布居转移提供了有效的通道，在转动密度中表现出丰富的干涉图样。在光谱上，当外加红外激光场同时耦合到分子模和腔模时，发现了三个明亮的单激发态。非平凡的VPCI拓扑表现为显着的多峰进展中的光谱区域的上振动极化激元，这可以追溯到出现的光振动极化激元光物质混合态。实验上普遍存在的腔模自发发射引起强度耗散降低和峰展宽，主要影响纯光子中间态峰以及振子-极化激元过程。
2022-06-30 physics.chem-ph physics.optics
Practical guide to the statistical mechanics of molecular polaritons
本文提出一种研究分子系综与无损腔模耦合的量子统计力学理论方法，设计了Helmholtz自由能修正近似公式，并证明在集体超强耦合区腔模对系统热力学性质影响不显著。
2023-10-13 physics.chem-ph
Dissecting Exciton-Polariton Transport in Organic Molecular Crystals: Emerging Conductivity Assisted by Intermolecular Vibrational Coupling
University of Notre Dame（圣母大学）
本研究通过分子间振动耦合增强激子极子传输，揭示了光子介导电流对导电性和载流子迁移率的促进作用。
2025-05-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
A versatile platform for gas-phase molecular polaritonics
本文提出一种气相分子极化激元通用平台，通过在低温缓冲气体池中增强甲烷与Fabry-Pérot腔的集体耦合，实现了单模到多模耦合调控及室温极化激元演示，为强腔耦合下研究简单分子过程提供了高度实验控制。
2023-10-19 physics.chem-ph physics.optics
Quantum Fluctuations and Coherence of a Molecular Polariton Condensate
为了全面理解激子极化激元凝聚体的量子涨落，我们发展了一个超越平均场机制的完整量子理论。我们找到了极化激元密度矩阵的解析解，表明极化激元非线性引起与泵浦相关的快速弛豫，从而产生阈值凝聚。随着泵浦强度的增加，出现了一个朝向低极化激元凝聚的非平衡相变，其统计数据从热的、通过超泊松的和超出在非对角长程序水平上的理解的非经典分布转变。结果表明暗态对极化子涨落的作用，并导致发射光子的非经典计数统计，从而阐述了关键参数的作用，例如，泵浦、失谐和温度。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Polaritons under Extensive Disordered Molecular Rotation in Optical Cavities
本文通过理论模拟研究含百万分子光学腔中分子转动和能级无序对极化激元形成、光谱及能量分布的影响，为大规模腔系统中分子-光子耦合提供理论指导。
2024-02-21 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Continuum model of strong light-matter coupling for molecular polaritons
该研究提出分子极化激元的强光-物质耦合连续模型，通过光和物质态密度表示极化激元模式，推导平面腔中相关精确表达式，证明其与腔组件线性响应的关系及强耦合区的耦合模理论近似，实现光-物质耦合与线性色散框架的统一。
2024-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Kubo-Anderson theory of polariton lineshape
本文将Kubo-Anderson随机理论应用于集体强耦合区形成的极化子，研究了发射器随机频率调制的快慢极限及中间区，揭示了腔与分子无序时间尺度的相互作用对极化子线型的影响，并得出适用于任意非均匀展宽与Rabi分裂比例的慢极限解析解。
2023-10-20 physics.chem-ph physics.optics
Molecular polaritons for controlling chemistry with quantum optics
这是一个分子极化激元领域的教程式介绍。我们描述了嵌入在紫外可见或红外腔中的分子系综常见的强光-物质耦合的基本物理原理和后果。使用微观量子电动力学制剂，我们讨论了分子系综的集体合作偶极响应和分子通常经历的局部动力学过程，包括化学反应之间的竞争。我们强调了线性透射光谱中局部效应和集体效应之间竞争的一些可观察到的后果，包括在分子密度和不可区分性的特定条件下量子力学理论和经典转移矩阵方法之间的形式等效性。我们还概述了最近的实验和理论发展的强和超强耦合与电子和振动跃迁，特别关注腔改性化学和红外光谱下的振动强耦合。最后，我们提出了几个进一步研究的机会，可能会导致新的应用在化学和电磁传感，能量转换，光电子学，量子控制和量子技术。
2019-11-12 physics.chem-ph quant-ph
Semiclassical Truncated-Wigner-Approximation Theory of Molecular Exciton-Polariton Dynamics in Optical Cavities
本文提出基于截断维格纳近似的半经典理论，用于研究光学腔中分子激子-极化激元动力学，扩展至电子相干和振动耦合，并揭示强耦合下的动态极化子退耦效应。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Theory for Nonlinear Spectroscopy of Vibrational Polaritons
分子极化激元因其利用电磁相干性控制纳米尺度分子过程的潜力而受到广泛关注。虽然最近的实验与液相振动极化激元已经显示出很大的希望，利用这些影响，重大的挑战仍然存在于解释其光谱特征。本文基于量子朗之万方程和输入输出理论，建立了这类极化激元的泵浦-探测光谱的量子力学理论。与最近的实验数据的比较显示出良好的协议后，考虑各种振动的非谐性调制的信号。最后，一个简单而直观的解释的数据的基础上提供了一个有效的模式耦合理论。我们的工作为阐明分子极化激元的非线性光学性质以及进一步分析这些系统的多维光谱实验提供了坚实的理论框架。
2017-11-30 physics.chem-ph quant-ph
Cavity molecular dynamics simulations of vibrational polariton enhanced molecular nonlinear absorption
最近的实验已经观察到，在集体振动强耦合（VSC）条件下，分子的化学和物理性质可以在光学法布里-珀罗微腔内被修改，并且这种修改目前还没有被理论很好地理解。为了理解这种腔诱导现象的起源，最近的一些研究集中在腔环境对分子子系统的非线性光学响应的影响上。在这里，我们使用最近提出的协议，经典腔分子动力学（CavMD）模拟数值研究的线性和非线性响应的液体二氧化碳在这样的VSC条件下的光脉冲激发。我们发现，施加一个强脉冲的激发低混合轻物质状态，即，较低的极化激元（LP）可导致整体分子非线性吸收，其相对于腔外部的激发增强高达两个数量级。这种极化激元增强的多光子吸收也会导致超短LP寿命（0.2 ps）在强照明下。与通常的极化激元弛豫过程不同--极化激元能量直接转移到单激发振动暗态的流形上--在本机制下，LP将能量直接转移到更高振动激发暗态的流形上;这些高激发暗态随后弛豫到单激发态的流形上，寿命为几十ps。由于目前的机制是通用的性质，我们希望这些数值预测实验观察到不同的分子系统和不同体积的空腔。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Molecular and solid-state topological polaritons induced by population imbalance
本研究理论提出利用电子跃迁饱和的非线性效应，通过圆偏振光泵浦调控法布里-珀罗腔中分子与固态激子-极化激元系统的拓扑性质，证明可改变贝里曲率、产生非零陈数，但因体边对应不适用无单向边缘态，为新型光电子材料拓扑调控提供通用方案。
2023-08-27 physics.chem-ph physics.optics
Coupled Cluster Theory for Molecular Polaritons: Changing Ground and Excited States
提出了一种从头计算关联方法来研究光腔中分子与量子场的强相互作用。量子电动力学耦合团簇理论对基态和激发态的腔诱导效应提供了非微扰的描述。利用这一理论，我们展示了如何量子场可以用来操纵分子的电荷转移和光化学性质。我们提出了一种策略，以解除电子简并诱导修改的基态势能面接近一个圆锥形的交叉。
2020-10-15 physics.chem-ph quant-ph
Nonlinear Freezing of Vibrational Polariton Transport via Mesoscale Simulations
University of Delaware（特拉华大学）
通过介观腔分子动力学模拟，发现强泵浦下上极化激元从弹道传播转变为完全冻结，能量局域于特定位置，源于泵浦破坏面内平移对称性导致极化激元态密度展宽。
2026-09-10 physics.chem-ph physics.comp-ph
Semiclassical truncated-Wigner-approximation theory of molecular-vibration-polariton dynamics in optical cavities
本文基于截断维格纳近似（TWA）开发了适用于大型分子系统的分子振动极化动力学半经典理论，该理论可捕获光子量子特性，并在超强耦合下验证了多分子系统中极化对核动力学的集体与共振效应。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
On-the-Fly Cavity-Molecular Dynamics of Vibrational Polaritons
Department of Chemistry, Texas A\&M University, College Station, Texas 77843, USA
本文结合DFTB方法与超越长波近似光物质哈密顿量，提出实时传播方案计算光腔内振动极子动力学，证明Mulliken电荷可替代Born电荷并准确预测线谱，但不适用于研究光腔能量传输或化学动力学。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Lineshapes in Pump-Probe Spectroscopy of Polaritons
本研究通过泵浦-探测光谱线形分析，揭示了极化激元寿命异常延长的原因，并利用相位翻转现象实现了暗态弛豫过程的光谱分辨。
2025-05-22 physics.chem-ph
Light-Matter Entanglement in Real-Time Nuclear-Electronic Orbital Polariton Dynamics
本文提出基于RT-TDDFT和RT-NEO的第一性原理方法体系，模拟强耦合下分子极化激元实时动力学，发现全量子方法可揭示分子-模式量子纠缠，为宏观极化激元动力学提供新物理视角。
2025-07-17 physics.chem-ph
When do molecular polaritons behave like optical filters?
本综述阐述分子极化激元的线性光学效应，证明弱辐照下其激发态动力学可由整形激光无腔复现，明确区分经典线性光学可解释与需量子电动力学的极化激元现象，为相关研究提供直观框架。
2025-06-18 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Collective vibrational strong coupling effects on molecular vibrational relaxation and energy transfer: Numerical insights via cavity molecular dynamics simulations
经典腔分子动力学模拟表明，对于一小部分热CO2分子，在CO2分子的C=O非对称伸缩和腔模之间形成的集体振动强耦合（VSC）加速了热分子的弛豫.这种加速的物理机制是极化激元，特别是低极化激元，在非平衡过程中可以瞬时激发，这有利于分子间的振动能量转移。VSC对这些速率的影响（i）共振地依赖于腔模失谐，（ii）协同地依赖于分子浓度或拉比分裂，以及（iii）共同地与热分子的数量成比例，这类似于Dicke的超辐射。对于较大的腔体体积，由于这种超辐射样行为和较小的轻物质耦合之间的平衡，总VSC对弛豫速率的影响可以比$1/N$更慢地缩放，并且每个分子的平均VSC效应可以对形成VSC的多达$N \sim10^4$分子保持有意义。此外，我们发现，瞬态激发的低极化激元更倾向于通过将其能量转移到分子能量分布的尾部而不是将其平均分配给所有热分子来弛豫。最后，我们强调的参数依赖性之间的相似性，目前的发现与VSC催化中观察到的法布里-珀罗微腔。
2021-03-11 physics.chem-ph
FMO-LC-TDDFTB method for excited states of large molecular assemblies in the strong light-matter coupling regime
提出FMO-LC-TDDFTB方法结合广义Tavis-Cummings Hamiltonian计算微腔与大分子聚集体的强光-物质耦合，可模拟数百分子系统的极化激元态与激子动力学。
2024-07-29 physics.chem-ph
Molecular polaritonics: Chemical Dynamics under strong Light-Matter Coupling
强光-物质耦合的化学表现是近年来实验和理论研究的热点。在这里，我们回顾了这一领域的现状。第1节是介绍分子极化激元和集体响应方面的光物质相互作用。第2节概述了这些效应的关键实验观察，而第3节描述了我们目前对强光-物质耦合对化学动力学影响的理论理解。第4节简要介绍了能量转换过程的应用。第5节简要介绍了理论方法构建中悬而未决的技术问题。第6节的总结也概述了这一令人兴奋的努力的前进道路。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Disentangling enhanced diffusion and ballistic motion of excitons coupled to Bloch surface waves with molecular dynamics simulations
Nanoscience Center；Department of Chemistry, University of Jyv\" a skyl\" a , P.O. Box 35, 40014 Jyv\" a skyl\" a , Finland.
通过分子动力学模拟揭示了激子与布洛赫表面波耦合过程中，光子含量与传输性质之间的相关性，发现高光子特征的极子表现出球面波运动，低光子特征则增强扩散。
2024-11-07 physics.chem-ph
Understanding the polaritonic ground state in cavity quantum electrodynamics
本文利用Rayleigh-Schrödinger微扰理论研究了强光-物质耦合下的电子结构，证明其能以高精度重现光学腔基态能量，并揭示了腔诱导分子间力与范德华力的关系，为操控极化激元基态能景提供了理论见解。
2023-07-27 physics.chem-ph
An efficient and flexible approach for computing rovibrational polaritons from first principles
本文提出一种从第一性原理计算分子振动-转动极化子的高效灵活方法，以H$_2$O在红外微腔中为例验证了微扰处理电子结构的合理性，并揭示了自偶极相互作用和分子极化率对能级移动的重要影响。
2023-10-27 physics.chem-ph
Disentangling collective coupling in vibrational polaritons with double quantum coherence spectroscopy
针对振动极化激元中分子系综相互作用机制不明的问题，研究者结合腔玻恩-奥本海默哈特里-福克近似与全量子动力学模拟，用双量子相干技术解析其集体耦合，可探测态非简谐性并拓展至单分子外的情形。
2024-10-01 physics.chem-ph quant-ph
