近日，我院微纳结构与量子器件团队（张俊、李新克、熊永臣、周望怀）与青年博士王少红、郭梦迪合作，在物理化学领域权威期刊化学物理杂志发表了题为“Photon-mediated energy transfer between molecules and atoms in a cavity: A numerical study”（J. Chem. Phys.161,244305）的研究成果。该成果表明利用腔光子可以实现超越传统分子间能量传递机制，该机制表现出奇异的动能依赖行为，即分子原子核动能可以将其能量转移给另外一个原子，且不依赖两者的距离，为利用光学微腔调控分子间的能量传递和分子的化学反应提供了新思路。

如左图所示，该工作将单个氟化锂分子与二能级原子同时与谐振腔相互耦合，但两者之间没有直接的相互作用，系统研究了二能级原子对氟化锂分子反应过程的影响和两者之间的能量传递过程。右图是系统的各个态随时间的演化，其中绿线是原子激发对应的布居数，由于原子和分子之间无直接的相互作用，这种能量传递只能由腔光子来介导，所以没有距离的限制，这打破了传统分子间能量传递无法超出10纳米的距离极限。与此同时，分子的反应过程也不可避免地受到腔光子的影响而改变，这意味着可以通过人为引入额外的原子或分子来调控目标分子的反应行为，为进一步拓展极化激元化学应用提供了新思路。

该工作得到了量子信息与精密光学十堰市重点实验室、储能与动力电池湖北省重点实验室大力支持。