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許良彥

研究員 / 副所長

許良彥
Email: lyhsu[at]gate.sinica.edu.tw
Office: R362
Tel: +886-2-2362-4962
Nanoelectronics and Theoretical Chemical Physics Lab

研究興趣

  • 理論化學物理
  • 量子電動力學化學與電磁極化子化學 (宏觀量子電動力學在化學的應用)
  • 奈米尺度下光與物質的交互作用 (螢光共振能量轉移與光譜)
  • 奈米電子學 (分子電子學)
  • 奈米尺度下量子輸送理論 (電子輸送, 激子輸送, 熱輸送, 自旋輸送)

研究概述

許良彥博士的研究著重在探索化學中的量子電動力學現象。光是許多物理現象與化學反應的基本要素。在大多數情況下，光與物質的弱交互作用能夠使化學分子在吸收或釋放光子後改變其量子態，這 構成了光譜學與光化學的基礎。近年來，激發態分子與真空電磁場之間的光與物質強交互作用受 到了廣泛的關注。這種作用能夠使激發態分子與光子形成混合態(與兩個氫原子形成氫分子的方 式類似)。這一新興領域被稱為極化子化學(Polaritonic Chemistry)。為了正確描述真空電磁 場對化學分子的影響，必須採用完整的量子電動力學(Quantum Electrodynamics, QED)理論。 在巨觀量子電動力學(Macroscopic QED)的框架下，許博士的研究將多種傳統化學理論推廣至 強交互作用情形，還進一步引入介電環境對光與物質交互作用的影響。 基於量子電動力學，許博 士成功推廣了化學物理中的多種代表性理論，包括: (1) 涵蓋不同強度光與物質交互作用的分子螢 光統一理論(Chance-Prock-Silbey 螢光理論的推廣);(2) 涵蓋輻射與非輻射能量轉移的統一理 論(Förster 共振能量轉移理論的推廣); (3) 多發光團激發能量轉移理論; (4) 涵蓋輻射與非輻射 電子轉移的統一理論(Marcus 電子轉移理論的推廣);(5) 廣義的 Born-Huang 展開式，用於光子 - 電子 - 原子核系統(Born-Huang 展開的推廣); (6) 分子超輻射理論(Spano-Mukamel 理論的 推廣)。許博士研究的理論能夠描述非均勻、色散性及吸收性介質中的光與分子交互作用，這對 應了具有空間相關、頻率相關及複數介電函數的材料。換句話說，這些研究方法能夠納入表面電 漿極化子(Plasmon Polaritons)與光學空腔光子(Cavity Photons)的影響，並能考慮材料的 耗散特性，同時無需依賴自由參數。此外，其研究視角不僅限於極化子化學，更進一步探索更廣 義的、全新現象，推動「量子電動力學化學」(QED Chemistry)領域的發展。

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學歷

  • 民國94年，台灣大學化學系學士
  • 民國97年，台灣大學化學系碩士
  • 民國104年，美國普林斯頓大學化學系博士

經歷

  • 民國104至105年，美國普林斯頓大學化學系博士後研究
  • 民國105年至106年，美國西北大學化學系博士後研究
  • 民國106年至110年，台灣中央研究院原子與分子科學研究所助研究員
  • 民國108年至111年，國立台灣大學化學系兼任助理教授
  • 民國110年至114年，台灣中央研究院原子與分子科學研究所副研究員
  • 民國111年至114年，國立台灣大學化學系合聘副教授
  • 民國112年至114年，國家理論科學研究中心物理組中心科學家與學術委員
  • 民國114年迄今，國立台灣大學化學系合聘教授
  • 民國114年迄今，台灣中央研究院原子與分子科學研究所研究員
  • 民國114年迄今，台灣中央研究院原子與分子科學研究所副所長

獎項與榮譽

  • 台灣大學書券獎
  • 民國94年，台灣大學陳安泰醫師研究獎學金
  • 民國96年，台灣大學理學院院長獎
  • 民國96年，台灣大學顏氏論文獎
  • 民國96年，財團法人中技社科技研究獎學金
  • 民國100年，美國普林斯頓大學Stephen P.A. Fodor*85 Fellowship
  • 民國104年，美國普林斯頓大學 Margaret and Herman Sokol Fellowship in Chemistry
  • 民國109年，傑出人才發展基金會年輕學者創新獎
  • 民國109年，科技部吳大猷先生紀念獎
  • 民國110年，中央研究院前瞻計畫
  • 民國111年，國立臺灣大學110學年度教學傑出教師
  • 民國111年，中央研究院年輕學者研究成果獎
  • 民國112年，中央研究院特優學術研究
  • 民國113年，中國化學會傑出青年化學家獎章
  • 民國114年，第26屆財團法人水木化學文教基金會傑出青年學者獎
  • 民國114年，國科會傑出研究獎
  • 民國114年，台灣理論計算分子科學學會傑出青年學者獎
  • 民國114年，美國物理聯合會(American Institute of Physics) 化學物理雜誌 2024 年度新興研究者最佳論文獎
代表著作
  1. Chen, Y.-K.; Lei, J.; Liu, P.-C.; Lin, C.-H.; Chen, Y.-M.; Chang, W.-S.; Chen, I.-C,; Hsu, L.-Y.; Wu, T.-L.*;  Unveiling the Evolution of Afterglow in Diboraanthracene Scaffolds: From Thermally Activated Delayed Fluorescence to Room-Temperature Phosphorescence, J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 49, 45603–45617.
  2. Chuang, Y.-T.*; Hsu, L.-Y.*; Quantum Dynamics of Electron Transfer in Single-Molecule Systems Coupled to Polaritons: A Macroscopic Quantum Electrodynamics Approach, J. Chem. Phys., 2025, 163, 224107.  (Invited Article, Special Issue: “Yijing Yan Festschrift”)
  3. Shen, C.-E.; Tsai, H.-S.; Hsu, L.-Y.*; Unified Theory of Internal Conversion and Fluorescence under Macroscopic Quantum Electrodynamics Framework, J. Chem. Phys., 2025, 163, 174117. (Invited Article, Special Issue: “2025 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  4. Hsu, L.-Y.*; Chemistry Meets Plasmon Polaritons and Cavity Photons: A Perspective from Macroscopic Quantum Electrodynamics, J. Phys. Chem. Lett., 2025, 16, 1604-1619. (Invited Perspective Article)
  5. Shen, C.-E.; Tsai, H.-S.; Hsu, L.-Y.*; Non-Adiabatic Quantum Electrodynamic Effects on Electron-Nucleus-Photon Systems: Single Photonic Mode versus Infinite Photonic Modes, J. Chem. Phys., 2025, 162, 034107. (Feature Article, Special Issue: “2024 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  6. Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Anomalous Giant Superradiance in Molecular Aggregates Coupled to Polaritons, Phys. Rev. Lett., 2024, 133, 128001.
  7. Wei, Y.-C.*; Hsu, L.-Y.*; Wide-Dynamic-Range Control of Quantum-Electrodynamic Electron Transfer Reactions in the Weak Coupling Regime, J. Phys. Chem. Lett., 2024, 15, 7403-7410.
  8. Tsai, H.-S.; Shen, C.-E.; Hsu, L.-Y.*; Generalized Born–Huang Expansion under Macroscopic Quantum Electrodynamics Framework, J. Chem. Phys., 2024, 160, 144112. (2024 JCP Best Theory Paper Award, Special Issue: “2024 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  9. Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Microscopic Theory of Exciton–Polariton Model Involving Multiple Molecules: Macroscopic Quantum Electrodynamics Formulation and Essence of Direct Intermolecular Interactions, J. Chem. Phys., 2024, 160, 114105. (Special Issue: “Light-matter Interaction at the Nano and Molecular Scale”)
  10. Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Quantum Dynamics of Molecular Ensembles Coupled with Quantum Light: Counter-rotating Interactions as an Essential Component, Phys. Rev. A, 2024, 109, 013717.
  11. Hang, C.-C.; Hsu, L.-Y.*; Many-Body Coherence in Quantum Transport, Phys. Rev. B, 2023, 108, 125422.
  12. Tsai, H.-S.; Shen, C.-E.; Hsu, S.-H.; Hsu, L.-Y.*; Effects of Non-Adiabatic Electromagnetic Vacuum Fluctuations on Internal Conversion, J. Phys. Chem. Lett., 2023, 14, 5924-5931.
  13. Lee, M.-W.; Hsu, L.-Y.*; Polariton-Assisted Resonance Energy Transfer beyond Resonant Dipole-Dipole Interaction: A Transition-Current-Density Approach, Phys. Rev. A, 2023, 107, 053709.
  14. Wei, Y.-C.; Hsu, L.-Y.*; Polaritonic Huang–Rhys Factor: Basic Concepts and Quantifying Light–Matter Interactions in Media, J. Phys. Chem. Lett., 2023, 14, 2395-2401.
  15. Wang, S.; Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Macroscopic Quantum Electrodynamics Approach to Multichromophoric Excitation Energy Transfer. I. Formalism, J. Chem. Phys., 2022, 157, 184107. (Special Issue: “2022 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  16. Wei, Y.-C.; Hsu, L.-Y.*; Cavity-Free Quantum-Electrodynamic Electron Transfer Reactions, J. Phys. Chem. Lett., 2022, 13, 9695-9702.
  17. Wang, S.; Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Simple but Accurate Estimation of Light-Matter Coupling Strength and Optical Loss for a Molecular Emitter Coupled with Photonic Modes, J. Chem. Phys., 2021, 155, 134117. (Special Issue: “Advances in Modeling Plasmonic Systems”)
  18. Wei, Y.-C.; Lee, M.-W.; Chou, P.-T.; Scholes. G. D.; Schatz, G. C.; Hsu, L.-Y.*; Can Nanocavities Significantly Enhance Resonance Energy Transfer in a Single Donor–Acceptor Pair? J. Phys. Chem. C, 2021, 125, 18119-18128. (Invited Article, Special Issue: “125 Years of The Journal of Physical Chemistry”)
  19. Lee, M.-W.; Chuang, Y.-T.; Hsu, L.-Y.*; Theory of Molecular Emission Power Spectra. II. Angle, Frequency, and Distance Dependence of Electromagnetic Environment Factor of a Molecular Emitter in Plasmonic Environments, J. Chem. Phys., 2021, 155, 074101. (Special Issue: “2021 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  20. Hsu, L.-Y.*; Yen, H.-C.; Lee, M.-W.; Sheu, Y.-L.; Chen, P.-C.; Dai, H*; Chen, C.-C.*; Large-Scale Inhomogeneous Fluorescence Plasmonic Silver Chips: Origin and Mechanism, Chem (Cell), 2020, 6, 3396-3408.
  21. Wang, S; Lee, M.-W.; Chuang, Y.-T.; Scholes, G. D.*; Hsu, L.-Y.*; Theory of Molecular Emission Power Spectra. I. Macroscopic Quantum Electrodynamics Formalism." J. Chem. Phys., 2020, 153, 184102. (Invited Article, Special Issue: “Excitons: Energetics and Spatio-temporal Dynamics”)
  22. Lee, M.-W.; Hsu, L.-Y.*; Controllable Frequency Dependence of Resonance Energy Transfer Coupled with Localized Surface Plasmon Polaritons, J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 6796-6804.
  23. Wang, S; Scholes, G. D.*; Hsu, L.-Y.*; Coherent-to-Incoherent Transition of Molecular Fluorescence Controlled by Surface Plasmon Polaritons, J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 5948-5855. (Virtual Issue: "Polaritons in Physical Chemistry")
  24. Chiang, T.-M.; Hsu, L.-Y.*; Quantum Transport with Electronic Relaxation in Electrodes: Landauer-Type Formulas Derived from the Driven Liouville-von Neumann Approach, J. Chem. Phys., 2020, 153, 044103. (Special Issue: “2020 JCP Emerging Investigators Special Collection”)
  25. Wang. S; Scholes. G. D.*; Hsu, L.-Y.*; Quantum Dynamics of a Molecular Emitter Strongly Coupled with Surface Plasmon Polaritons: A Macroscopic Quantum Electrodynamics Approach, J. Chem. Phys., 2019, 151, 014105.  (Editor’s Pick, Editor's Choice in 2019, Invited Article, Special Issue: "Dynamics of Open Quantum Systems")
  26. Wu, J.-S.; Lin, Y.-C.; Sheu, Y.-L.; Hsu, L.-Y.*, Characteristic Distance of Resonance Energy Transfer Coupled with Surface Plasmon Polaritons,  J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9, 7032-7039.
  27. Fu, B;  Mosquera, M. A.; Schatz, G. C., Ratner M. A.; Hsu, L.-Y.*; Photoinduced Anomalous Coulomb Blockade and the Role of Triplet States in Electron Transport through an Irradiated Molecular Transistor, Nano Lett., 2018, 18, 5015-5023.
  28. Hsu, L.-Y.; Ding, W. D.; Schatz, G. C.*; Plasmon-Coupled Resonance Energy Transfer, J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8, 2357-2367. (Chosen as a Cover Article).
  29. Sheu, Y.-L.; Wu, H.-T.*; Hsu, L.-Y.*; Exploring Laser-Driven Quantum Phenomena from a Time-Frequency Analysis Perspective: A Comprehensive Study, Opt. Express, 2015, 23, 30459-30482.
  30. Ting, T.-C.; Hsu, L.-Y.; Huang, M.-J.; Homg, E.-C.; Lu, H.-C.; Hsu, C.-H.; Jiang, C.-H.; Jin, B.-Y.*; Peng, S.-M.*; Chen, C.-H.*; Mechanisms and Characteristics of Energy-Level Alignment for Single-Molecule Conductance, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 15734-15738. (Chosen as a very important paper).
  31. Liao, K.-C.; Hsu, L.-Y.; Bowers, C. M.; Rabitz, H*; Whitesides, G. M.*, Molecular Series-Tunneling Junctions, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 5948-5954.
  32. Huang, M.-J.; Hsu, L.-Y.; Fu, M.-D.; Chuang, S.-T.; Tien, F.-W.; Chen, C.-H*, Conductance of Tailored Molecular Segments: a Rudimentary Assessment by Landauer Formulation, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 1832-1841.
  33. Hsu, L.-Y.*; Wu, N.; Rabitz, H*, Gate Control of the Conduction Mechanism Transition from Tunneling to Thermally Activated Hopping, J. Phys. Chem. Lett., 2014, 5, 1831-183.
  34. Hsu, L.-Y.*; Li, E. Y.*; Rabitz, H.*, Single-Molecule Electric Revolving Door, Nano Lett., 2013, 13, 5020-5025.
  35. Hsu, L.-Y.; Rabitz, H.*, Single-Molecule Phenyl-Acetylene-Macrocycle-Based Optoelectronic Switch Functioning as a Quantum-Interference-Effect Transistor, Phys. Rev. Lett., 2012, 109, 186801.