La naturaleza cuántica de la luz generalmente no juega un papel importante cuando se consideran las propiedades químicas de los átomos o moléculas. En un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias Científicos del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Hamburgo muestran, sin embargo, que bajo ciertas condiciones, los fotones pueden influir fuertemente en la química. Estos resultados indican la posibilidad de que los fotones puedan adaptar los procesos químicos.

Experimentalmente, tales situaciones ya se han observado, pero las predicciones teóricas de las propiedades químicas de tales estados sólo eran posibles hasta cierto punto; los métodos químicos cuánticos comunes no tienen en cuenta la naturaleza cuántica de la luz. El grupo de investigación ahora ha ampliado algunos de estos métodos para incluir el acoplamiento a los fotones. Entre otras cosas, el grupo del profesor Angel Rubio mostró cómo un fuerte acoplamiento a los fotones en una cavidad óptica cambia las propiedades químicas de las moléculas, como su longitud de enlace o su absorción.

"De especial interés, "dice Johannes Flick, el autor principal del trabajo, "son los cambios de las superficies de Born-Oppenheimer, que se utilizan para caracterizar reacciones químicas. Descubrimos que un fuerte acoplamiento de la luz y la materia induce nuevas vías de reacción ". Al mismo tiempo, Los científicos investigaron si las reacciones químicas estándar se pueden hacer más eficientes empleando un fuerte acoplamiento a los fotones. Para hacerlo consideraron un modelo simple de transferencia de carga entre dos sistemas cuánticos. Estas reacciones de transferencia de carga suelen estar impulsadas por un pulso láser. En este trabajo, la reacción fue asistida por algunos fotones en la cavidad óptica, lo que permitió intensidades de láser más bajas.

"Nuestros hallazgos teóricos no solo ayudan a comprender mejor el comportamiento de los átomos y las moléculas fuertemente acopladas a los fotones en una cavidad óptica, "dice Johannes Flick, "pero también destacan la posibilidad de cambiar las propiedades químicas a través de los fotones". Próximo, los científicos quieren aplicar sus métodos teóricos a moléculas más complejas. El objetivo es demostrar que los resultados actuales son generalmente válidos y que se pueden alterar las propiedades químicas de todo tipo de moléculas a través de un fuerte acoplamiento luz-materia.