Advances of ultrafast molecular quantum dynamics by cooperation between Jörn Manz and Shanxi University

Jörn Manz; YANG Yonggang

doi:10.12405/j.issn.2097-1486.2024.03.001

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Advances of ultrafast molecular quantum dynamics by cooperation between Jörn Manz and Shanxi University

更新时间：2025-02-26

- Advances of ultrafast molecular quantum dynamics by cooperation between Jörn Manz and Shanxi University
- Emerging Science and Technology(Nat.Sci.Ed.) Vol. 3, Issue 3, Pages: 207-224(2024)
- 作者机构：
  
  1.量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学激光光谱研究所，山西大学，山西太原 030006
  2.柏林自由大学化学与生物化学研究所，德国柏林 14195
  3.山西大学极端光学协同创新中心，山西太原 030006
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(12374267;U22A2091);the 111 Project(D18001)
- DOI：10.12405/j.issn.2097-1486.2024.03.001
  CLC： O643
- Received：08 August 2024，
  
  Revised：25 August 2024，
  
  Published：25 September 2024
- 稿件说明：
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源满,杨勇刚.超快分子量子动力学模拟与操控——德国科学院院士Jörn Manz访谈录[J].新兴科学和技术趋势,2024,3(3):207-224.

Manz Jörn,YANG Yonggang.Advances of ultrafast molecular quantum dynamics by cooperation between Jörn Manz and Shanxi University[J].Emerging Science and Technology,2024,3(3):207-224.
源满,杨勇刚.超快分子量子动力学模拟与操控——德国科学院院士Jörn Manz访谈录[J].新兴科学和技术趋势,2024,3(3):207-224. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.03.001.

Manz Jörn,YANG Yonggang.Advances of ultrafast molecular quantum dynamics by cooperation between Jörn Manz and Shanxi University[J].Emerging Science and Technology,2024,3(3):207-224. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.03.001.

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MANZ J ， PÉREZ-TORRES J F . YANG Y G. Nuclear Fluxes in Diatomic Molecules Deduced from Pump-Probe Spectra with Spatiotemporal Resolutions down to 5 pm and 200 asec ［J］. Phys Rev Lett ， 2013 ， 111 （ 15 ）： 153004 . DOI： 10.1103/PhysRevLett.111.153004 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.153004 .

MANZ J ， PÉREZ-TORRES J F . YANG Y G. Vibrating H 2 + （ 2 Σ g + ，JM=00） Ion as a Pulsating Quantum Bubble in the Laboratory Frame ［J］. Jr ， J Phys Chem A， 2014 ， 118 （ 37 ）： 8411 - 8425 . DOI： 10.1021/jp5017246 http://dx.doi.org/10.1021/jp5017246 .

MANZ J ， SCHILD A ， SCHMIDT ， et al . Maximum Tunneling Velocities in Symmetric Double Well Potentials ［J］. Chem Phys ， 2014 ， 442 ： 9 - 17 . DOI： 10.1016/j.chemphys.2014.04.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemphys.2014.04.004 .

BARTH I ， DANIEL C ， GINDENSPERGER E ， et al . Intramolecular Nuclear Flux Densities， Advances in Multi-Photon Processes and Spectroscopy ［J］. World Scientific ， 2015 ， 22 ： 59 - 109 . DOI： 0.1142/9789814619042_0002 http://dx.doi.org/0.1142/9789814619042_0002 .

LIU C M ， J. MANZ J ， YANG Y G . Laser Sculpting of Atomic sp， sp 2 and sp 3 Hybrid Orbitals ［J］. Chem Phys Chem ， 2015 ， 16 （ 1 ）： 191 - 196 . DOI： 10.1002/cphc.201402588 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201402588 .

LIU C M ， MANZ J ， YANG Y G . Nuclear Fluxes During Coherent Tunneling in Asymmetric Double Well Potentials ［J］. J Phys B ， 2015 ， 48 （ 16 ）： 164001 . DOI： 10.1088/0953-4075/48/16/164001 http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/48/16/164001 .

BREDTMANN T ， DIESTLER D J ， LI S D ， et al . Quantum Theory of Concerted Electronic and Nuclear Fluxes Associated with Adiabatic Intramolecular Processes ［J］. Phys Chem Chem Phys ， 2015 ， 17 （ 44 ）： 29421 - 29464 . DOI： 10.1039/C5CP03982g http://dx.doi.org/10.1039/C5CP03982g .

LIU C M ， MANZ J ， YANG Y G . Staircase Patterns of Nuclear Fluxes During Coherent Tunneling in Excited Doublets of Symmetric Double Well Potentials ［J］. Phys Chem Chem Phys ， 2016 ， 18 （ 6 ）： 5048 - 5055 . DOI： 10.1039/C5CP06935a http://dx.doi.org/10.1039/C5CP06935a .

BREDTMANN T ， MANZ J ， ZHAO J M . Concerted Electronic and Nuclear Fluxes During Coherent Tunnelling in Asymmetric Double-Well Potentials ［J］. J Phys Chem A ， 2016 ， 120 （ 19 ）： 3142 - 3154 . DOI： 10.1021/acs.jpca.5b11295 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.5b11295 .

HERMANN J ， LIU C M ， MANZ J ， et al . Multidirectional Angular Electronic Flux during Adiabatic Attosecond Charge Migration in Excited Benzene ［J］. J Phys Chem A ， 2016 ， 120 （ 27 ）： 5360 - 5369 . DOI： 10.1021/acs.jpca.6b01948 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.6b01948 .

JIA D M ， MANZ J ， PAULUS B ， et al . Quantum control of electronic fluxes during adiabatic attosecond charge migration in degenerate superposition states of benzene ［J］. Chem Phys ， 2016 ， 482 ： 146 - 159 . DOI： 10.1016/j.chemphys.2016.09.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemphys.2016.09.021 .

JIA D M ， MANZ J ， YANG Y G . Generation of electronic flux during the femtosecond π/2 laser pulse tailored to induce adiabatic attosecond charge migration in HCCI + ［J］. J Mod Opt ， 2017 ， 64 （ 10-11 ）： 960 - 970 . DOI： 10.1080/09500340.2016.1269216 http://dx.doi.org/10.1080/09500340.2016.1269216 .

HERMANN G ， LIU C M ， MANZ J ， et al . Attosecond Angular Flux of Partial Charges on the Carbon Atoms of Benzene in Non-Aromatic Excited State ［J］. Chem Phys Lett ， 2017 ， 683 ： 553 - 558 . DOI： 10.1016/j.cplett.2017.01.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2017.01.030 .

DING H ， JIA D M ， MANZ J ， et al . Reconstruction of the electronic flux during adiabatic attosecond charge migration in HCCI + ［J］. Molec Phys ， 2017 ， 115 （ 15 ）： 1813 - 1825 . DOI： 10.1080/00268976.2017.1287967 http://dx.doi.org/10.1080/00268976.2017.1287967 .

JIA D M ， MANZ J ， YANG Y G . Communication： Electronic Flux Induced by Crossing the Transition State ［J］. J Chem Phys ， 2018 ， 148 （ 4 ）： 041101 . DOI： 10.1063/1.5018236 http://dx.doi.org/10.1063/1.5018236 .

DIESTLER D J ， JIA D M ， MANZ J ， et al . Na 2 Vibrating in the Double-Well Potential of State 2 1 Σ u + （ JM =00）： A Pulsating “Quantum Bubble” with Antagonistic Electronic Flux ［J］. J Phys Chem A ， 2018 ， 122 （ 8 ）： 2150 - 2159 . DOI： 10.1021/acs.jpca.7b11732 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.7b11732 .

JIA D M ， J. MANZ J YANG Y G . From coherent quasi-irreversible quantum dynamics towards the second law of thermodynamics： The model boron rotor B 13 + ［J］. AIP Advances ， 2018 ， 8 （ 4 ）： 045222 . DOI： 10.1063/1.5028573 http://dx.doi.org/10.1063/1.5028573 .

LIU C M ， MANZ J ， OHMORI K ， et al . Attosecond Control of Restoration of Electronic Structure Symmetry ［J］. Phys Rev Lett ， 2018 ， 121 （ 17 ）： 173201 . DOI： 10.1103/PhysRevLett.121.173201 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.173201 .

GROHMANN ， HAASE D ， JIA D M ， et al . Nuclear spin blockade of laser ignition of intramolecular rotation in the model boron rotor 11 B 13 + ［J］. J Chem Phys ， 2018 ， 149 （ 18 ）： 184302 . DOI： 10.1063/1.5048358 http://dx.doi.org/10.1063/1.5048358 .

LIU C ， MANZ J ， TREMBLAY J C . From Molecular Symmetry Breaking to Symmetry Restoration by Attosecond Quantum Control ［M/OL］. Springer Series in Chemical Physics ， 2018 ： 117 - 141 ［ 2024-08-23 ］. http：//link.springer.com/10.1007/978-3-030-03786-4_7 http://link.springer.com/10.1007/978-3-030-03786-4_7 .

LIU C ， MANZ J ， TREMBLAY J C . Molecules in Confinement in Clusters， Quantum Solvents and Matrices： General Discussion ［J］. Faraday Discuss ， 2018 ， 212 ： 569 - 601 . DOI： 10.1039/c8fd90053a http://dx.doi.org/10.1039/c8fd90053a .

LIU C ， MANZ J ， TREMBLAY J C . From Symmetry Breaking via Charge Migration to Symmetry Restoration in Electronic Ground and Excited States： Quantum Control on the Attosecond Time Scale ［J］. Appl Sci ， 2019 ， 9 ： 953 . DOI： 10.3390/app9050953 http://dx.doi.org/10.3390/app9050953 .

JIA D M ， MANZ J ， YANG Y G . De-and Recoherence of Charge Migration in Ionized Iodoacetylene ［J］. J Phys Chem Lett ， 2019 ， 10 （ 15 ）： 4273 - 4277 . DOI： 10.1021/acs.jpclett.9b01687 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b01687 .

JIA D M ， MANZ J ， YANG Y G . Timing the recoherences of attosecond electronic charge migration by quantum control of femtosecond nuclear dynamics： A case study for HCCI + ［J］. J Chem Phys ， 2019 ， 151 （ 24 ）： 244306 . DOI： 10.1063/1.5134665 http://dx.doi.org/10.1063/1.5134665 .

JIA D M ， MANZ J ， SCHILD A ， et al . From Nuclear Fluxes During Tunnelling to Electronic Fluxes During Charge Migration ［J］. Theor Comp Chem ， 2021 ， 18 ： 167 - 169 . DOI： 10.1039/9781839160370 http://dx.doi.org/10.1039/9781839160370 .

LIU C M ， MANZ J ， TREMBLAY . Laser-Induced Electron Symmetry Restoration in Oriented Molecules Made Simple ［J］. J Phys Chem Lett ， 2021 ， 12 （ 18 ）： 4421 - 4427 . DOI： 10.1021/acs.jpclett.1c00645 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c00645 .

DIMITROVA M ， JIA D M ， MANZ J ， et al . Nuclear versus electronic ring currents in oriented torsional molecules induced by magnetic fields. II. Electronic currents of toluene ［J］. Phys Rev A ， 2022 ， 106 （ 4 ）： 042801 . DOI： 10.1103/PhysRevA.106.042801 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.106.042801 .

LIU C M ， MANZ J ， WANG H H ， et al . Quantum Engineering of Helical Charge Migration in HCCI ［J］. Chin Phys Lett ， 2022 ， 39 （ 12 ）： 24 - 27 . DOI： 10.1088/0256-307X/39/12/123402 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307X/39/12/123402 .

MA H M ， MANZ J ， WANG H H ， et al . Ultrafast laser induced charge migration with de-and re-coherences in polyatomic molecules： A general method with application to pyrene ［J］. J Chem Phys ， 2023 ， 158 （ 12 ）： 124306 . DOI： 10.1063/5.0141631 http://dx.doi.org/10.1063/5.0141631 .

CHEN Y J ， HAASE D ， MANZ J ， et al . From chiral laser pulses to femto- and attosecond electronic chirality flips in achiral molecules ［J］. Nature Comm ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 565 . DOI： 10.1038/s41467-024-44807-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-44807-0 .

GUO Y R ， HAASE D ， MANZ J ， et al . Time-Dependent Extension of Grimme’s Continuous Chirality Measure for Electronic Chirality Flips in Femto- and Attosecond Time Domains ［J］. Chem Phys Chem ， 2024 ， 25 （ 18 ）： e202400132 . DOI： 10.1002/cphc.202400132 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.202400132 .

LIU G X ， MANZ J ， WANG H H ， et al . Spatio-Temporal Symmetries of electronic Chirality Flips in Oriented RbCs Induced by two Conincident Laser Pulses with Circulr ++， +-， -+_， -- Polarizations ［J］. Chem Phys Chem ， 2024 ， 25 （ 22 ）： e202400595 . DOI： 10.1002/cphc.202400595 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.202400595 .

WANG L M ， LI C Y ， ZHANG H ， et al . Using experimental measurements of three-level avoided crossings to determine the quantum defect for the Stark map of highly excited Cesium Rydberg atoms ［J］. Phys Rev A ， 2016 ， 93 （ 3 ）： 033416 . DOI： 10.1103/PhysRevA.93.033416 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.93.033416 .

YANG Y G ， JIA D M ， WANG Y J ， et al . A universal mechanism of the planar boron rotors B 11 - ， B 13 + ， B 15 + ， and B 19 - ： inner wheels rotating in pseudo-rotating outer bearings ［J］. Nanoscale ， 2017 ， 9 （ 4 ）： 1443 - 1448 . DOI： 10.1039/c6nr09074e http://dx.doi.org/10.1039/c6nr09074e .

LU X Q ， MAN Y ， RUß V ， et al . The unified quantum mechanical structure of tubular molecular rotors with multiple equivalent global minimum structures： the 18*C 2h → D 9d case of La-［B 2 @B 18 ］-La ［J］. Phys Chem Chem Phys ， 2021 ， 23 （ 35 ）： 19146 - 19149 . DOI： 10.1039/d1cp02980k http://dx.doi.org/10.1039/d1cp02980k .

YANG H J ， MAN Y ， WANG H H ， et al . Spreading probability distribution and increase of entropy due to coherent quantum dynamics： Proof-of-principle for a model molecular boron rotor ［J］. Chem Phys ， 2022 ， 562 ： 111659 . DOI： 10.1016/j.chemphys.2022.111659 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemphys.2022.111659 .

JIA D M ， DIMITROVA M ， MAN Y ， et al . Nuclear versus electronic ring currents in oriented torsional molecules induced by magnetic fields I Nuclear currents of toluene ［J］. Phys Rev A ， 2022 ， 106 （ 4 ）： 042801 . DOI： 10.1103/PhysRevA.106.042801 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.106.042801 .

PEI B B ， YANG H J ， GAO C Y ， et al . Restriction on molecular fluxionality by substitution： A case study for the 1，10-dicyanobullvalene ［J］. J Comp Chem ， 2024 ， 45 （ 24 ）： 2080 - 2090 . DOI： 10.1002/jcc.27379 http://dx.doi.org/10.1002/jcc.27379 .

SCHRÖDINGER E . Quantisierung als Eigenwertproblem ［J］. Ann Phys ， 1926 ， 81 （ 18 ）： 109 - 139 . DOI： 10.1002/andp.19263861802 http://dx.doi.org/10.1002/andp.19263861802 .

BARTH I ， MANZ J . Periodic electron circulation induced by circularly polarized laser pulses： quantum model simulation for Mg porphyrin ［J］. Angew Chem Int Ed ， 2006 ， 45 （ 18 ）： 2962 - 2965 . DOI： 10.1002/anie.200504147 http://dx.doi.org/10.1002/anie.200504147 .

MARCUS R A . Electron Transfer Reactions in Chemistry： Theory and Experiment （Nobel Lecture）［J］. Angew Chem Int Ed ， 1993 ， 32 （ 8 ）： 1111 - 1121 . DOI： 10.1002/anie.199311113 http://dx.doi.org/10.1002/anie.199311113 .

EYRING H ， WALTER J ， KIMBALL G E ， et al . Quantum Chemistry ［M］. New York ： J Wiley & Sons， inc. ， 1944 .

DIESTLER D J ， HERMANN G ， MANZ J . Charge Migration in Eyring， Walter and Kimball’s 1944 Model of the Electronically Excited Hydrogen-Molecule Ion ［J］. J Phys Chem A ， 2017 ， 121 （ 28 ）： 5332 - 5340 . DOI： 10.1021/acs.jpca.7b04714 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.7b04714 .

WEINKAUF R ， SCHANEN P ， YANG D ， et al . Elementary processes in peptides： electron mobility and dissociation in peptide cations in the gas phase ［J］. J Phys Chem ， 1995 ， 99 （ 28 ）： 11255 - 11265 . DOI： 10.1021/j100028a029 http://dx.doi.org/10.1021/j100028a029 .

CEDERBAUM L S ， ZOBELEY J . Ultrafast charge migration by electron correlation ［J］. Chem Phys Lett ， 1999 ， 307 （ 3-4 ）： 205 - 210 . DOI： 10.1016/S0009-2614（99）00508-4 http://dx.doi.org/10.1016/S0009-2614（99）00508-4 .

REMACLE F ， LEVINE R D . Charge migration and control of site selective reactivity： the role of covalent and ionic states ［J］. J Chem Phys ， 1999 ， 110 （ 11 ）： 5089 - 5099 . DOI： 10.1063/1.478406 http://dx.doi.org/10.1063/1.478406 .

BANDRAUK A D ， CHELKOWSKI S ， CORKUM P B ， et al . Attosecond photoionization of a coherent superposition of bound and dissociative molecular states： effects of nuclear motion ［J］. J Phys B： At Mol Opt Phys ， 2009 ， 42 （ 13 ）： 134001 . DOI ： 10.1088/0953-4075/42/13/134001 http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/42/13/134001 .

KRAUS P M ， MIGNOLET B ， BAYKUSHEVA D ， et al . Measurement and laser control of attosecond charge migration in ionized iodoacetylene ［J］. Science ， 2015 ， 350 （ 6262 ）： 790 - 795 . DOI： 10.1126/science.aab2160 http://dx.doi.org/10.1126/science.aab2160 .

QUACK M ， SEYFANG G ， WICHMANN G . Fundamental and approximate symmetries， parity violation and tunneling in chiral and achiral molecules ［J］. Adv Quant Chem ， 2020 ， 81 ： 51 - 104 . DOI： 10.1016/bs.aiq.2020.06.001 http://dx.doi.org/10.1016/bs.aiq.2020.06.001 .

HAASE D ， MANZ J ， TREMBLAY J C . Attosecond Charge Migration Can Break Electron Symmetry While Conserving Nuclear Symmetry ［J］. J Phys Chem A ， 2020 ， 124 （ 17 ）： 3329 - 3334 . DOI： 10.1021/acs.jpca.0c00404 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.0c00404 .

HAASE D ， HERMANN G ， MANZ J ， et al . Electron Symmetry Breaking during Attosecond Charge Migration Induced by Laser Pulses： Point Group Analyses for Quantum Dynamics ［J］. Symmetry ， 2021 ， 13 （ 2 ）： 205 . DOI： 10.3390/sym13020205 http://dx.doi.org/10.3390/sym13020205 .

JOSEPH T ， MANZ J . Mode selective dissociation of vibrationally excited ABA molecular resonances stimulated by a picosecond infrared laser pulse ［J］. Molec Phys ， 1986 ， 58 （ 6 ）： 1149 - 1169 . DOI： 10.1080/00268978600101871 http://dx.doi.org/10.1080/00268978600101871 .

GROHMANN T ， MANZ J . On the impossibility of localised states for molecular rotors with cyclic potentials ［J］. Molec Phys ， 2018 ， 116 （ 19-20 ）： 2538 - 2555 . DOI： 10.1080/00268976.2018.1473651 http://dx.doi.org/10.1080/00268976.2018.1473651 .

MANZ J . Rotating Molecules Trapped in Pseudo-Rotating Cages ［J］. J Am Chem Soc ， 1980 ， 102 （ 6 ）： 1801 - 1806 . DOI： 10.1021/ja00526a007 http://dx.doi.org/10.1021/ja00526a007 .

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