費曼曾說過：化學背後的理論是量子電動力學 (The theory behind chemistry is quantum electrodynamics)，但是利用量子電動力學(QED)中的量子真空漲落(光子漲落)去控制化學反應是一項巨大的挑戰，因為人們相信量子真空導致的光與物質弱耦合，不可能影響化學反應。最近這幾年中，一些科學家利用光與物質強耦合的條件，使用空腔(cavity)進行的實驗，企圖利用量子真空漲落控制化學反應，而一個全新領域---電磁極化子化學(polariton chemistry)也因此誕生。然而，要產生光與物質強耦合的空腔及介電環境的實驗條件相當嚴苛，為了克服這個技術瓶頸，我們探討是否有可能不依賴特殊的介電環境及光與物質強耦合，也能透過量子電動力學效應來控制化學反應。
在這篇工作中，我們建構出量子電動力學版本的電子轉移理論(QED electron transfer theory)，並指出即使沒有空腔，只有量子真空導致的光與物質弱耦合，量子電動力學的效應也能影響化學反應；而且，這個理論成功地解釋過去的實驗數據，我們比較了過去三個不同實驗團隊的數據，在他們的實驗中，馬庫斯電子轉移理論(Marcus electron transfer theory)無法解釋他們所得到的實驗數據，但我們的理論在無自由參數下可以跟實驗得到的趨勢完全吻合；更進一步地，這個理論指出在量子電動力學效應顯著的情況下，分子內的電子轉移會產生自發輻射，並且這個過程的反應活化能趨近於零，這些結果闡明了QED效應影響電子轉移的原理及反應機制，並且有助於應用量子電動力學效應開發新的化學反應機制。
本研究成果為本系博班生魏佑臣與許良彥教授共同開發的理論工作，研究成果刊登於The Journal of Physical Chemistry Letters。
圖一 QED版本電子轉移理論與實驗結果比較
圖二 在QED區間中的阿瑞尼士圖及活化能與能階關係圖