Группа учёных под руководством аспиранта Миллана Вельмана из группы Хаммес-Шиффер провела исследование, результаты которого опубликованы в журнале Journal of Chemical Theory and Computation. В работе представлена иерархия моделирования динамики молекулярных поляритонов на основе первых принципов.
Основные моменты исследования
- Цель исследования: определить, можно ли обнаружить доказательства различий в подходах, которые моделируют динамическое поведение молекулярных поляритонов.
- Методы: использование теории функционала плотности (DFT) в её обычной и ядерно-электронной орбитальной (NEO) формах, а также полуклассические, среднеполевые квантовые и полномасштабные квантовые подходы для моделирования динамики поляритонов.
- Результаты: моделирование показало, что динамика поляритонов может быть описана классически, но при более глубоком анализе было обнаружено новое поведение, связанное с квантовой запутанностью.
Понимание молекулярных поляритонов
Поляритоны — это квазичастицы, генерируемые при сильных взаимодействиях света и вещества. Они представляют собой сложные системы, которые ещё не полностью поняты, но могут помочь продвинуть наше понимание того, как можно контролировать молекулярное поведение с помощью света.
Исследование показывает, что электромагнитное поле можно рассматривать как классически, так и квантово-механически. Однако при квантово-механическом рассмотрении обнаруживаются уникальные явления, такие как квантовая запутанность между фотонами и молекулами.
Значение исследования
Это фундаментальное исследование может не иметь немедленного применения, но оно важно для понимания молекулярной динамики и способов управления ими для будущих технологий. Группа Хаммес-Шиффер работает над моделированием квантово-химических задач, особенно тех, которые связаны с ядерными квантовыми эффектами.
Исследование началось несколько лет назад, когда Тао Ли был ещё постдоком в лаборатории. Работая с моделируемой полостью, Вельман рассматривал электромагнитное поле с использованием как классических уравнений движения, так и квантовой механики. Было обнаружено, что при квантово-механическом рассмотрении электромагнитного поля возникают новые явления, связанные с квантовой запутанностью.
Перспективы
Поскольку в этом исследовании рассматривалось взаимодействие электромагнитного поля только с одной молекулой, исследователи надеются в дальнейшем работать над увеличением количества молекул для отражения исследований, которые могут проводить экспериментальные физико-химики.