Científicos han desarrollado dos nuevos métodos teóricos, denominados CS-GF2 y LF-GF2, para calcular las energías de estado fundamental de sistemas moleculares fuertemente acoplados a la luz. Estos métodos extienden la teoría de la función de Green de segundo orden (GF2), utilizada para sistemas electrónicos, para incluir el acoplamiento entre electrones y bosones (fotones). Esta capacidad es crucial para entender y diseñar materiales en el contexto de la electrodinámica cuántica molecular (QED molecular).

Los nuevos enfoques se basan en dos tratamientos distintos para la parte bosónica del sistema: un estado coherente (CS) y un estado de vacío transformado de Lang-Firsov (LF). Al combinar estas aproximaciones con la teoría GF2, se obtienen los métodos CS-GF2 y LF-GF2. La precisión de estas herramientas es fundamental para predecir el comportamiento de moléculas en entornos donde la interacción con campos electromagnéticos es significativa, como dentro de cavidades ópticas.

Para validar CS-GF2 y LF-GF2, los investigadores los aplicaron a diversos sistemas moleculares dentro de una cavidad óptica. Estudiaron las superficies de energía potencial de moléculas como H₂ y LiH, la barrera de energía para la tautomerización ceto-enol, las interacciones de van der Waals entre dos moléculas de H₂, y la superficie de energía potencial torsional del etileno (C₂H₄). Ambos métodos proporcionaron energías de alta precisión, con una mejora adicional modesta observada en el método LF-GF2. Estos resultados demuestran la robustez y fiabilidad de las nuevas herramientas para la investigación en QED molecular.