Investigation of vibrational strong coupling of gas-phase molecules studied by IR spectroscopy and cavity QED theory

• Project/Area Number: 24K01433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 松本 剛昭 静岡大学, 理学部, 准教授 (30360051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安池 智一 放送大学, 教養学部, 教授 (10419856)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2025: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 振動強結合 / 振動ポラリトン / 共振器量子電磁力学 / 共振器透過スペクトル / ラビ分裂

Outline of Research at the Start

振動強結合は、分子振動と共振器モードが混成する強い相互作用である。分子と光が混成したポラリトン状態にある分子は反応速度を大きく変化させる場合があり、振動強結合が新たな反応制御法として注目されている。本研究では、ポラリトンの状態にある分子の構造変化をポテンシャルエネルギー曲面（PES）の変形から導くことで、振動強結合の化学反応への寄与を解明する。共振器QED理論でポラリトン状態にある分子のPESを計算し、その曲面上で予測される振動遷移を光音響分光で観測される実験値と照合する。高精度な振動遷移の観測が可能である気相分子を研究対象とし、分子構造変化を担う“光と分子の状態混成”の仕組みを解明する。