- 論文全文：Non-adiabatic quantum electrodynamic effects on electron-nucleus-photon systems: Single photonic mode vs infinite photonic modes
- 於 2025 年 01 月 15 日發表於《Journal of Chemical Physics》：https://doi.org/10.1063/5.0238657
- 作者名單：Chih-En Shen, Hung-Sheng Tsai, and Liang-Yan Hsu*
本系合聘教師許良彥教授研究團隊基於量子電動力學，提出一種新型態的分子輻射機制—「量子電動力學非絕熱輻射(quantum electrodynamic non-adiabatic emission, QED-NAE)」。量子電動力學非絕熱輻射過程是一種由於電磁真空漲落導致非絕熱過程去激發的輻射現象。以9-氰蒽(9-cyanoanthracene)為例，許教授的研究團隊結合量子電動力學與第一原理計算，可以計算出9-氰蒽在單一光子模與真空中包含無限多個光子模兩種環境下的非絕熱輻射速率。此理論清楚地指出，影響該過程的三個關鍵因素為：模態體積(mode volume)、質量加權方向因子(mass-weighted orientation factor)、光子態密度(photonic density of states)。其中模態體積決定耦合強度，是影響速率的主因。在微腔(microcavity)中，強耦合可大幅提升 QED-NAE 速率；反之，在真空中耦合強度弱，導致速率明顯下降。此外，從單一光子模拓展至無限光子模的過程中，質量加權方向因子僅會造成QED-NAE速率約提升 8π/3 倍。在自由空間中，光子態密度呈現平坦的平方分布，進一步略微降低了量子電動力學非絕熱輻射速率。這項研究成果證實微腔可顯著增強非絕熱的量子電動力學效應，而此類效應在自由空間中則可安全忽略。
圖一、電子-原子核-光子耦合系統於(a)單光子模與(b)無限光子模的示意圖
圖二、本研究被Journal of Chemical Physics選為封面文章。