A natureza quântica da luz geralmente não desempenha um papel importante quando se considera as propriedades químicas dos átomos ou moléculas. Em um artigo publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências cientistas do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria em Hamburgo mostram, Contudo, que sob certas condições, os fótons podem influenciar fortemente a química. Esses resultados indicam a possibilidade de que os processos químicos possam ser ajustados por fótons.

Experimentalmente, tais situações já foram observadas, mas as previsões teóricas das propriedades químicas de tais estados eram possíveis apenas até certo ponto; os métodos químicos quânticos comuns não levam em consideração a natureza quântica da luz. O grupo de pesquisa agora estendeu alguns desses métodos para incluir o acoplamento aos fótons. Entre outras coisas, o grupo do Prof. Angel Rubio mostrou como o forte acoplamento aos fótons em uma cavidade óptica altera as propriedades químicas das moléculas, como seu comprimento de ligação ou sua absorção.

"De especial interesse, "diz Johannes Flick, o principal autor da obra, "são as mudanças das superfícies Born-Oppenheimer, que são usados ​​para caracterizar reações químicas. Descobrimos que o forte acoplamento de matéria leve induz novas vias de reação. "Ao mesmo tempo, os cientistas investigaram se as reações químicas padrão podem ser mais eficientes com o emprego de um forte acoplamento aos fótons. Para fazer isso, eles consideraram um modelo simples de transferência de carga entre dois sistemas quânticos. Essas reações de transferência de carga geralmente são acionadas por um pulso de laser. Nesse trabalho, a reação foi assistida por alguns fótons na cavidade óptica, o que permitiu intensidades de laser mais baixas.

"Nossas descobertas teóricas não ajudam apenas a entender melhor o comportamento de átomos e moléculas fortemente acopladas a fótons em uma cavidade óptica, "diz Johannes Flick, "mas também destacam a possibilidade de alterar as propriedades químicas por meio dos fótons." Próximo, o cientista deseja aplicar seus métodos teóricos a moléculas mais complexas. O objetivo é mostrar que os resultados atuais são geralmente válidos e que é possível alterar as propriedades químicas de todos os tipos de moléculas por meio do forte acoplamento luz-matéria.