从头算方法模拟分子极化子与量子动力学

《WIREs Computational Molecular Science》：Ab Initio Approaches to Simulate Molecular Polaritons and Quantum Dynamics

分子极化子作为光与物质量子混合态，能调控基态和激发态化学反应。研究提出结合标准多体电子结构计算与精确量子电动力学哈密顿量的方法，以解决多分子集体效应的理论建模难题。

　　

摘要

分子极化子是由光与物质之间的量子力学相互作用形成的混合态。最近的实验表明，通过电子自由度和光子自由度的耦合，可以显著改变基态和激发态下的化学反应。对分子极化子的从头算模拟也显示了类似的效应，无论是在简单的基态反应还是激发态反应中。然而，理论界在描述多分子集体效应的复杂动态过程方面仍然存在局限性，这主要是因为难以在严格的哈密顿量框架内对所有自由度进行高水平的处理。在这篇综述中，我们提供了一种探索分子极化子的通用方法和总体程序，该方法结合了标准的多体电子结构计算和精确的非相对论性量子电动力学光-物质哈密顿量。

本文归类于：

• 电子结构理论 > 从头算电子结构方法
• 软件 > 量子化学
• 结构与机理 > 反应机理与催化

图形摘要

两种主要分子-腔体混合系统的示意图：（左）等离子体腔与少数分子强耦合；（右）法布里-珀罗腔与多数分子弱耦合。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。