Nature quantique de la modification de la réactivité en chimie des polaritons vibratoires

Dans ce travail, nous présentons une méthode de dynamique des systèmes quantiques ouverts mixte quantique-classique pour étudier les modifications des taux des réactions chimiques à l'état fondamental dans une cavité optique sous conditions de couplage fort vibratoire. Dans cette approche, le mode de radiation de la cavité est traité classiquement avec une moyenne de la force nucléaire à champ moyen sur les degrés de liberté restants, tant au sein du système que de l'environnement, qui sont traités mécaniquement quantiquement dans le cadre des équations de mouvement hiérarchiques. En utilisant cette approche, nous menons une analyse comparative en juxtaposant les résultats quantiques-classiques mixtes avec des simulations entièrement quantiques. Après avoir éliminé des pics spurieux qui peuvent se produire lorsque la définition rigoureuse de la constante de taux n'est pas utilisée, nous confirmons le rôle crucial de la nature quantique du mode de radiation de la cavité dans la reproduction du pic résonnant observé dans le profil de taux dépendant de la fréquence de la cavité. Autrement dit, il semble nécessaire de considérer explicitement les états photoniques quantifiés dans l'étude de la modification de la réactivité en chimie des polaritons vibratoires (du moins pour les systèmes modèles étudiés dans ce travail), car ces phénomènes proviennent de cheminées de réaction induites par la cavité impliquant des échanges d'énergie résonnants entre les photons et les transitions vibratoires moléculaires.