De kwantumaard van licht speelt meestal geen belangrijke rol bij het beschouwen van de chemische eigenschappen van atomen of moleculen. In een artikel gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences wetenschappers van het Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg laten zien, echter, dat onder bepaalde voorwaarden fotonen kunnen de chemie sterk beïnvloeden. Deze resultaten geven de mogelijkheid aan dat chemische processen kunnen worden aangepast door fotonen.

Experimenteel, dergelijke situaties zijn al waargenomen, maar theoretische voorspellingen van de chemische eigenschappen van dergelijke toestanden waren slechts in beperkte mate mogelijk; de gebruikelijke kwantumchemische methoden houden geen rekening met de kwantumaard van licht. De onderzoeksgroep heeft nu een aantal van deze methoden uitgebreid met de koppeling aan de fotonen. Onder andere, de groep van prof. Angel Rubio liet zien hoe sterke koppeling aan fotonen in een optische holte de chemische eigenschappen van moleculen verandert, zoals de lengte van de binding of de absorptie.

"Bijzonder interessant, " zegt Johannes Flick, de hoofdauteur van het werk, "zijn de veranderingen van de Born-Oppenheimer-oppervlakken, die worden gebruikt om chemische reacties te karakteriseren. We ontdekten dat een sterke koppeling van licht en materie nieuwe reactieroutes induceert." de wetenschappers onderzochten of standaard chemische reacties efficiënter kunnen worden gemaakt door een sterke koppeling aan de fotonen toe te passen. Om dit te doen, ze beschouwden een eenvoudig model van ladingsoverdracht tussen twee kwantumsystemen. Dergelijke ladingsoverdrachtsreacties worden meestal aangedreven door een laserpuls. In dit werk, de reactie werd bijgestaan ​​door enkele fotonen in de optische holte, waardoor lagere laserintensiteiten mogelijk waren.

"Onze theoretische bevindingen helpen niet alleen om het gedrag van atomen en moleculen die sterk gekoppeld zijn aan fotonen in een optische holte beter te begrijpen, " zegt Johannes Flick, "maar ze benadrukken ook de mogelijkheid om chemische eigenschappen via fotonen te veranderen." Volgende, de wetenschapper wil hun theoretische methoden toepassen op complexere moleculen. Het doel is om aan te tonen dat de huidige resultaten algemeen geldig zijn en dat men de chemische eigenschappen van allerlei soorten moleculen kan veranderen via sterke licht-materie koppeling.