Femtosecond Hot-Exciton Emission in a Ladder-Type pi-Conjugated Rigid-Polymer Nanowire
热激子通常是固相的初始元激发产物，特别是在低维光子材料中，这是所有后续过程的瓶颈。热激子发射（HExEm）的测量是一个巨大的挑战，由于快速EK弛豫，因此非常微弱的瞬态发射。本文报道了利用飞秒时间分辨荧光光谱首次在准一维π共轭有机刚性棒量子纳米线MeLPPP（methyl-substituted ladder-type poly（para-phenylenes））的薄膜中清晰地观测到飞秒HExEm。结果表明，来自冷却热激子的清晰的HExEm具有~500至~800 fs的寿命，并且由于这种超短停留时间而伴随非常弱的密度依赖的单重态-单重态湮灭（SSA）。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
How Does the Symmetry of S1 Influence Exciton Transport in Conjugated Polymers?
许多基于有机材料的光电子器件需要快速和长程的单重态激子输运。控制单重态激子输运的关键因素包括材料的电子结构、无序性和激子-声子耦合。一个重要的参数，其对激子输运的影响还没有被探索是单重电子态（S1）的对称性。在这里，我们采用飞秒瞬态吸收光谱和显微镜，以揭示在高度对准，近无序自由，一维共轭聚合物的基础上聚丁二炔的S1和激子输运的对称性之间的关系。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical Absorption of Poly(thiophene vinylene) Conjugated Polymers. Experiment and First Principle Theory
本文研究了聚噻吩乙烯（PTV）共轭聚合物在450 ~ 800 nm波长范围内的吸收光谱。观察到位于577 nm处的主峰和位于619 nm处的突出肩。仅在高浓度和额外处理（加热、超声处理）后观察到位于685 nm处的另一个肩。用第一性原理密度泛函理论研究了PTV共轭聚合物的平衡原子几何构型和光学吸收。对于溶剂中的PTV，理论计算预测了两种不同链间距离的平衡几何构型。通过实验和理论数据的比较分析，它表明，新的测量的长波长的光学吸收肩是一致的新的光学吸收峰预测的最积极有利的PTV相在溶剂中。该肩被解释为溶剂中链间相互作用增加的直接指示，其引起额外的电子能量结构转变。
2008-02-05 physics.chem-ph
Anisotropic conjugated polymer chain conformation tailors the energy migration in nanofibers
共轭聚合物是一种复杂的多发色团体系，其发光性质强烈依赖于通过活性亚基进行的电子能量转移。虽然已知固态中共轭链的堆积是调整电子能量转移和所得光学性质的关键因素，但大多数当前基于溶液的加工方法不允许有效地控制分子有序，因此使得能量转移机制的完全揭示非常复杂。在这里，我们报告共轭聚合物纤维与定制的内部分子秩序，导致显着增强的发射量子产率。稳态和飞秒时间分辨偏振光谱的证据表明，激励是直接朝向那些发色团取向沿光纤轴，在一个典型的皮秒的时间尺度。由于在纤维纺丝过程中施加的高拉伸速率和电场，这些排列的和更延伸的发色团导致改进的发射性质。共轭聚合物纤维对于开发具有增强和各向异性性能的光电塑料器件具有重要意义。
2016-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exciton Dynamics in Conjugated Polymers
本文综述了共轭聚合物中激子动力学的研究进展。激子动力学包含多个时间和长度尺度。超快飞秒过程是链内的，涉及激子和核自由度的量子力学相关性。相比之下，后皮秒过程涉及聚合物链之间激子的非相干福斯特转移。激子动力学也强烈地由共轭聚合物中普遍存在的空间和时间无序决定。由于激子离域超过数百个原子，这些过程的理论理解，只有通过采用适当的参数化粗粒度激子声子模型是现实可能的。此外，为了正确地解释超快过程，激子和声子模式必须在相同的量子力学基础上处理，并且必须放弃埃克塞特近似。这进一步意味着，必须采用复杂的数值技术来解决这些模型。我们首先描述无序聚合物体系中激子的能量和空间分布。接下来，我们讨论了激子-声子纠缠引起的超快链内激子退相干，它导致了10-fs时间尺度上的荧光退偏振。聚合物与其环境的相互作用导致高能量离域激子在发色团上的随机弛豫和局部化。激子与扭转模的耦合也导致了各种动力学过程。在亚ps时间尺度上，它导致激子密度局部化和局部聚合物平面化，而在后ps时间尺度上，随机扭转波动导致激子沿聚合物链扩散。最后，我们描述了第一性原理，福斯特型模型的链内激子转移和扩散，其出发点是一个现实的描述的供体和受体的发色团。
2021-02-12 physics.chem-ph
Electronic Properties of Topological Materials: Optical Excitations in Moebius Conjugated Polymers
从理论上研究了Moebius共轭聚合物的电子结构和光激发。周期性和Moebius边界条件应用于聚对苯撑的紧束缚模型，考虑激子效应。我们讨论了具有几个结构单元的低聚物比聚合物更有效地观察离散波数的影响，移动的边界条件的变化。接着，报道了光学吸收光谱的计算。垂直于聚合物轴的电场的光吸收的某些分量与平行于聚合物轴的电场的吸收光谱混合。因此，光的电场的偏振依赖性使我们能够检测共轭聚合物是否具有Moebius边界。
2004-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Excited-State Structure Modifications Due to Molecular Substituents and Exciton Scattering in Conjugated Molecules
化学取代基（如极性部分）的连接构成了改变共轭聚合物和低聚物的物理和化学性质的有效且方便的方式。在分子电子状态的相关修改可以全面描述通过检查散射的激子在聚合物的骨干在散射中心代表的化学取代基。在这里，我们实现了有效的紧束缚模型作为一种工具来检查的激子散射矩阵的半无限高分子链与取代的分析性质。我们证明，取代和连接的聚合物之间的化学相互作用充分描述的散射矩阵的分析性质。特别是，共振和束缚电子激发表示通过的散射振幅的零和极点的位置，解析地继续激子准动量的复值。通过对取代苯乙炔分子的激发态的分析，验证了这些概念。
2016-12-12 physics.chem-ph
Mesoscopic Quantum Emitters from Deterministic Aggregates of Conjugated Polymers
对术语“分子”的一个吸引人的定义源于对荧光性质的考虑，其中离散的分子实体发射单光子流。我们解决的问题，多大的分子对象可能会成为增长确定性聚集体从单一的共轭聚合物链。由于有效的激发能转移，即使含有几十个单独链的颗粒仍然表现为单个量子发射体，而亮度由于超结构的增加的吸收截面而提高。激发能可以通过相干和非相干耦合在这些聚集体中的单个聚合物发色团之间离域，这通过它们不同的光谱指纹来区分。相干耦合是由激发态寿命的十倍增加和相应的光谱红移确定的。激子猝灭由于非相干FRET变得更加显着的聚集体尺寸的增加，导致单聚集体发射的特点是强烈的闪烁。这种介观尺度的方法使我们能够识别分子间的相互作用，不存在于孤立的链，是不可访问的散装电影，他们存在，但掩盖了混乱。
2016-12-09 physics.chem-ph
Collective Excitonic Structure Governs Anomalously Weak Thermal Optical Dephasing in Conjugated Polymers
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Houston（休斯顿大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）
本研究利用二维电子光谱发现共轭聚合物中集体激子结构导致光学退相干温度依赖性异常微弱，且绝对线宽依赖于探测方式。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Charge transport in doped conjugated polymers for organic thermoelectrics
近年来，共轭聚合物热电材料的研究取得了巨大的进展，人们对分子掺杂作为实现高电导率的手段的兴趣也随之高涨。对掺杂过程、聚合物薄膜的结构和能量特性以及由此产生的热电行为之间的复杂关系的详细理解正在慢慢出现。本文综述了近年来通过分子掺杂提高p型和n型共轭聚合物电导率的研究进展和策略。讨论了聚合物和掺杂剂的化学设计、加工条件以及所得纳米结构对掺杂效率和掺杂状态稳定性的影响。注意的是支付给半导体主机掺杂剂系统和塞贝克系数的电和热输运特性的相互依赖性。策略，允许提高热电性能，如在散装和薄膜的几何形状，聚合物的介电常数的操纵，和掺杂剂的大小的变化的聚合物主链的单轴对齐，进行了探讨。理论和实验的结合预计将产生新的化学设计原理和加工方案，最终将产生下一代有机热电材料。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exciton Energy Transfer in Conjugated Polymers via a Three-Level Donor-Acceptor Model
Department of Chemistry, Graduate School of Science, Kyoto University（京都大学研究生院科学部化学系）
该研究采用三能级给体-受体模型，通过级联运动方程研究共轭聚合物链内激子能量转移，揭示了相干跳跃、振动弛豫与Förster共振能量转移的竞争关系，明确了能隙、跳跃和弛豫对该过程的共同控制作用。
2026-10-12 physics.chem-ph
Effect of the Pauli exclusion principle on the singlet exciton yield in conjugated polymers
使用共轭聚合物系统制造的光学器件产生的单重态激子产率是高的相比，统计学预测的估计25%，使用简单的重组方案。在这项研究中，我们通过拟合包含泡利不相容原理的模型来评估共轭聚合物系统中的单重态激子产率。描述激子动力学的速率方程包括量子动力学分量（密度和自旋相关的），其在复合分子内激子自旋允许转换成松散结合的电荷转移（CT）电子-空穴对期间出现。因此，一个重要的机制，单重态激子增加的三重态激子的费用被纳入这项工作。在高密度下形成的非理想三重态激子通过泡利排斥机制重新路由以形成松散结合的CT态，其随后转化为单重态激子。我们推导出的表达式中的单重态激子的产率结合了纯度的措施，并提供了一个现实的描述在高激子密度的载流子动力学。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electroluminescence and photoluminescence of conjugated polymer films prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition of naphthalene
利用等离子体聚合的薄膜作为发光层制备了聚合物发光器件。这些共轭聚合物薄膜是用射频等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）以萘为单体制备的。研究了不同外加功率对共轭聚合物的化学结构和光学性质的影响。制备的ITO/PEDOT：PSS/等离子体聚合萘/Alq 3/Al结构的器件显示出中心位于535-550 nm的宽带电致发光（EL）发射峰。通过不同的结构和光学测试，研究了聚合物在不同等离子体功率下的化学结构与光学性能之间的关系。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱证实，开发了具有三维交联网络的共轭聚合物膜。通过增加功率，产物倾向于形成高度交联的聚合物膜。等离子体聚合物的光致发光（PL）光谱显示出不同的准分子发射，导致交联结构。进一步的分析表明，通过增加功率，受激异构体发射的优势发生了有趣的变化。事实上，随着等离子体功率的增加，光学性质显示出两个不同的领域;高达200 W，EL，PL和UV-Vis光谱红移和加宽显着。在更高的功率下，观察到相反的行为。此外，薄膜结构和等离子体物种之间的关系进行了研究，使用光发射光谱（OES）。
2012-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Relating Chromophoric and Structural Disorder in Conjugated Polymers
无定形共轭聚合物的光电性质对构象紊乱敏感，并且光谱学提供了用于与光“发色团”相互作用的链的片段的结构表征的手段。然而，光谱构象签名的忠实解释提出了一个关键的挑战。采用量子经典原子模拟方法研究了单分子聚3-己基噻吩（P3 HT）的基态光隙、激发态性质和发色团结构特征之间的关系.我们的研究结果表明，发色无序反映了激发态脱局域化和电子-空穴极化之间的相互作用，并控制扭转无序，这是特别与侧链的存在。在这个概念框架内，我们预测和解释了一个反直观的光谱特征P3 HT：红移吸收，尽管缩短的发色团，随着温度的升高。
2017-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrochemical Doping in Ordered and Disordered Domains of Conjugated Polymers
共轭聚合物越来越多地用作神经形态计算、生物电子学和能量收集的电化学装置中的有机混合离子-电子导体。高效应用的设计依赖于高电化学掺杂水平、高电子电导率、快速掺杂/脱掺杂动力学和高离子吸收。在这项工作中，我们建立了结构-性能关系，并展示了这些参数可以通过有序和无序的共存来调制。我们使用原位时间分辨光谱电化学，共振拉曼光谱和太赫兹电导率测量研究电化学掺杂在不同形态的聚（3-己基噻吩）域。我们的主要发现是，双极化子被发现优先在无序的聚合物区域，在那里它们形成得更快，更有利。另一方面，极化子显示出对有序域的偏好，导致在不同区域中完全不同的双极化子/极化子比率和掺杂/去掺杂动力学。我们的证据显着增强的电子电导率时，双极化子开始在无序区域中形成，而双极化子在有序区域中的存在是有害的运输。我们的研究提供了显着的进步，在了解形态的共轭聚合物的电化学掺杂的影响和诱导电导率的增加。
2022-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultrafast Fluorescence Depolarization in Conjugated Polymers
我们报告的大规模模拟链内激子动力学在聚（对苯乙炔）。我们的粗粒模型描述了Frenkel激子耦合到快速，量子化的C-C键振动和缓慢，经典的扭转模式。我们还将系统浴相互作用。动力学模拟使用的时间演化块抽取方法，它避免了失败的Escherifest近似描述退相干过程和非绝热态间转换。系统浴相互作用建模使用量子轨迹和Lindblad量子跳跃算子。我们发现，光激发后，激子和C-C键声子的量子力学纠缠导致激子位退相干。接下来，系统浴相互作用导致高能量离域激子随机崩溃到发色团上。最后，扭转弛豫导致额外的激子密度本地化。我们将这些动力学过程与预测的荧光去极化相关联，并提取与之对应的时间尺度。
2021-04-26 physics.chem-ph
Multi-replica biased sampling for photoswitchable pi-conjugated polymers
近年来，π共轭聚合物由于其在π共轭主链周围的光依赖性扭转重组而引起了人们的极大兴趣，这决定了其独特的发光性能。出于对设计具有可调光开关路径的共轭聚合物的兴趣，我们设计了一个计算框架来增强扭转构象空间的采样，并同时估计基态与激发态自由能的差异。该方案是基于一个组合的哈密顿量交换（REM），平行偏置元自洽，和自由能微扰理论。在我们的方案中，每个REM副本样本的中间非物理状态之间的基态和前两个激发态，其特征在于在B3 LYP/6- 31 G * 水平的理论的TD-DFT模拟。我们将该方法应用于9，9-二辛基芴的5-mer，并发现在照射后，该系统可以经历从155到-155度的二面角反转，越过从基态（S 0）的0.1 eV降低到第一（S1）和第二（S2）激发态的0.05 eV和0.04 eV的势垒。此外，S1和更多的S2被预测为稳定共面二面角，局部自由能最小值位于+-44度。S1态和S2态的自由能垒分别为0.08 eV和0.12 eV时，可以将这种构象捕获在远离155度处的全局自由能最小值的盆地中。模拟结果与实验发射光谱进行了比较，显示与我们的框架提供的预测定量协议。
2021-05-03 physics.chem-ph
Watching the coherent birth of polaron pairs in conjugated polymers
有机半导体材料具有光激发不仅能产生电荷中性的电子空穴对（激子），而且能产生电荷分离的极化子对的显著特性。这种电荷分离的微观机制已经争论了很多年。在这里，我们使用超快二维电子光谱研究极化子对形成的动力学在一个典型的聚合物薄膜上的一个子-20-fs的时间尺度。我们观察到多周期峰值振荡持续约1 ps的不同签名的振动量子相干性在室温下。测得的二维光谱显示出明显的峰分裂，揭示了该聚合物的基本光学激发杂化激子极化子对，强烈耦合到一个占主导地位的欠阻尼振动模式。相干电子振动耦合诱导超快极化子对的形成，加速电荷分离动力学，使其不受无序。这些发现为定制有机材料中的光电转换开辟了新的前景。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Temporal fluctuations in excimer-like interactions between pi-conjugated chromophores
发色团之间的分子间或分子内耦合过程，如激基缔合物形成或H-和J-聚集，对于描述共轭聚合物的紧密堆积膜的光物理学是至关重要的。这种耦合是高度距离依赖性的，并且应该对发色团之间的间距的波动以及激子在发色团上定位的实际位置敏感。单分子光谱学揭示了这些内在的波动，在定义良好的双发色团模型系统的共面低聚物。在激发态中的发色团间相互作用的特征-光谱红移和加宽，以及光致发光衰减的减缓-彼此相关，但在单个分子之间强烈散射，这意味着耦合强度的异常分布。此外，这些准分子样的光谱指纹随时间而变化，揭示了一个单一的二聚体分子内的耦合强度的内在动力学，这构成了描述分子固体的起点。这种对亚埃分子动力学的光谱灵敏度可以证明是对传统的基于FRET的分子标尺的补充。
2015-07-23 physics.chem-ph
Thermally Driven Polaron Transport in Conjugated Polymers
本文用量子-经典混合方法模拟了共轭聚合物中的电荷-极化子输运。耦合到单体的角旋转的电荷通过与时间相关的薛定谔方程来建模，而单体通过运动的Eschlafest方程来经典地处理。此外，该系统是热化的假设单体受到布朗波动的朗之万方程建模。电荷耦合到单体的旋转定位到朗道极化子的粒子，而单体的热波动导致极化子动力学。该模型的涌现低能标度是极化子重组能$E_r$，因此$T_r = E_r/k_B$是低温动力学的方便标度。我们研究两种类型的动力学--都与温度$T < T_r$有关。在较低的温度制度的系统保持在相同的准绝热状态，对应于无激活极化子扩散的极化子沿链随机爬行。然而，随着温度的升高，有一个交叉到一个额外的激活转移过程，对应于非绝热状态之间的跳跃。我们表明，这些过程表现出Landau-Zener型动力学。我们注意到，由于我们的模型是通用的，它同样适用于激子-极化子（即，能量）传输，以及准一维分子堆中的电荷和激子极化子传输。
2022-01-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Conformational Dynamics Guides Coherent Exciton Migration in Conjugated Polymer Materials: A First-Principles Quantum Dynamical Study
我们报告的高维量子动力学模拟扭转诱导激子迁移的单链寡聚噻吩段，包括20个重复单元，使用第一性原理参数化的Frenkel J-聚集体哈密顿量。从初始环间扭转缺陷开始，这些模拟提供了在低温下超快双时间尺度过程的证据，涉及激子-极化子在数十飞秒内形成，然后在~300飞秒时间尺度上扭转弛豫。第二步是激子迁移的驱动力，因为初始共轭断裂被动态平坦化去除。的量子相干性质的基本激子迁移步骤是一致的实验观察突出的相关性和振动相干性质的超快时间尺度上的动态。
2017-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Homocoupling defects in a conjugated polymer limit exciton diffusion
共聚物如PCDTBT（聚（N-9 ′-十七烷基-2，7-咔唑-alt-5，5-（4 ′，7 ′-二-2-噻吩基-2 ′，1 ′，3 ′-苯并噻二唑）通常用作本体异质结太阳能电池中的供体材料。最近，化学缺陷，如homocouplings已被证明是在材料合成阶段形成，大大降低了短路电流在有机光致发光。在这里，我们表明，低分子量和homocoupling缺陷减少太阳能电池的短路电流，因为有限的激子扩散。我们提出了一个模型，团结和解释的影响，这两个化学参数与共轭长度的分布。通过体异质结的动力学蒙特卡罗模拟揭示了有限激子扩散与短路电流之间的联系。我们的研究结果可能适用于一般的共聚物。
2019-05-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Intrinsically distinct hole and electron transport in conjugated polymers controlled by intra and intermolecular interactions
在溶液处理的有机半导体中空穴和电子输运的相对差异是由于与化学和固态结构相关的内在性质还是由于器件结构等外在因素，仍然是一个有争议的问题。在这里，我们隔离的内在因素影响电子或空穴传输模型共聚物半导体在同一膜微结构内。相对而言，空穴主要漂白具有H型电子耦合特征的链间相互作用，而电子的弛豫更强烈地涉及具有J型特征的链内相互作用。空穴和电子迁移率与电荷转移状态的存在相关，而它们的比率是分子内和分子间相互作用的相对含量的函数。这种基本的观察，揭示了基态分子内和分子间耦合在选择性地辅助电荷传输中的特定作用，允许预测更有利的空穴或电子输运已经从筛选聚合物膜的基态光学性质。
2019-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultra-Fast Fluorescence Imaging in Vivo with Conjugated Polymer Fluorophores in the Second Near-Infrared Window
由于减少了长波长光子的散射，第二近红外窗口（1.0-1.7微米）中的体内荧光成像可以提供深组织穿透和高空间分辨率。在这里，我们合成了一系列的低带隙的供体/受体共聚物与可调的发射波长为1050-1350 nm在这个窗口。磷脂-聚乙二醇的非共价官能化产生水溶性和生物相容性聚合物纳米颗粒，首次允许使用聚合物荧光团在> 1000 nm处进行活细胞分子成像。重要的是，该聚合物的高量子产率允许以前所未有的每秒25帧的帧速率对小鼠动脉血流进行体内、深层组织和超快成像。高时间分辨率导致在小鼠的单个心动周期（~ 200 ms）内的心电图波形中的血流模式的空间和时间分辨成像，这在此窗口中之前没有用荧光成像观察到。
2014-06-25 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.med-ph
Exciton Transfer Integrals Between Polymer Chains
线偶极近似的激子转移积分，$J$，共轭聚合物链之间的评估是严格合理的。使用这种近似，以及平面波近似的激子中心的质量波函数，它被解析地示出，$J \sim L$当链长小于它们之间的分离，或$J\sim L^{-1}$当链长大于它们的分离，其中$L$是聚合物的长度。标度关系也得到数值更现实的驻波近似的激子中心的质量波函数，在那里发现，对于链长度大于其分离$J \sim L^{-1.8}$或$J \sim L^{-2}$，分别为平行或共线链。这些结果对共轭聚合物和自组装分子系统的光物理具有重要意义，因为聚集体中的Davydov分裂和激子迁移的Förster转移速率随着链长大于它们的分离而减小。后一种结果对于聚合物光伏器件的性能具有明显的有害后果。
2007-03-26 physics.chem-ph
Long-range excitons in conjugated polymers with ring torsions: poly(para-phenylene) and polyaniline
通过扩展Shimoi-Abe模型[Synth. Met. 78，219（1996）]。该模型是由中间激子形式主义。长程激子的特点，并计算的振子强度的长程分量。我们发现PAN中的长程激子比PPP中的长程激子更容易受到环扭转的影响，这是由于PAN的扭转角更大，并且有大量的键的跳跃积分受到环扭转的调制。其次，分析了高斯分布函数模拟的环扭转无序效应。样品平均后的总振子强度的长程分量在PPP情况下几乎与无序强度无关，而PAN的长程分量随着无序变强而容易减小。
1998-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.atm-clus
Chain Conformation and Exciton Delocalization in a Push-Pull Conjugated Polymer
本研究以推挽共聚物DPP-DTT为对象，结合多种光谱技术与计算方法，发现溶液浓度升高会促进链有序性提升、激子离域增强，为有机光电器件的聚合物加工调控提供了新思路。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultra-Fast Relaxation, Decoherence and Localization of Photoexcited States in $π$-Conjugated Polymers: A TEBD Study
在一个粗粒模型下，对聚（$p$ -phenylenevinylene）（PPV）的光激发电子态的激子弛豫动力学进行了理论研究. Frenkel-Holstein哈密顿量用于描述系统中存在的强激子-声子耦合，而内部核自由度的外部阻尼由Lindblad主方程来解释。数值上，动力学计算使用时间演化块抽取（TEBD）和量子跳跃轨迹技术。物理上与聚合物系统相关的模型参数的值自然导致时间尺度的分离，其中超快动力学对应于从激子到内部声子模式的能量转移（即，C-C键振荡），而较长时间的动力学对应于这些声子模式的阻尼由外部耗散。与这些时间尺度相关联，我们研究了以下过程，这些过程表明系统弛豫到聚合物的发射生色团上：1）激子-极化子形成发生在超快时间尺度上，相关的激子-声子相关性存在于C-C键振荡的半个振动时间段内。2)激子退相干由与激子-极化子形成相关的振动重叠中的衰减驱动，发生在相同的时间尺度上。3)激子密度局域化是由外部耗散驱动的，外部耗散是由于系统-环境相互作用而发生的“波函数坍缩”引起的。最后，我们展示了如何荧光各向异性测量可以用来调查激子退相干过程中的弛豫动力学。
2017-11-08 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Exciton Bimolecular Annihilation Dynamics in Push-Pull Semiconductor Polymers
本研究利用瞬态吸收和激发相关光致发光光谱，揭示了推挽型共轭聚合物中激子双分子湮灭速率的时间依赖性，并估算了其激子扩散长度。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Reversible and Irreversible Interactions of Poly(3-hexylthiophene) with Oxygen Studied by Spin-Sensitive Methods
在微观水平上理解聚合物：富勒烯体异质结的降解机理，旨在提高其内在稳定性，是有机光致发光技术取得突破的关键。这些材料容易暴露于光和/或氧气，因此它们涉及电子激发。为了明确地探测各种多重数的激发态及其与氧的反应，我们采用了基于多频的磁光组合方法，（9和275 GHz）电子顺磁共振（EPR）、光致发光（PL）和PL检测的磁共振（PLDMR）对共轭聚合物聚（3-己基噻吩）（P3 HT）和聚合物：富勒烯本体异质结（P3 HT：PCBM; PCBM = [6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯）。我们确定了两个不同的光化学反应路线，一个是完全可逆的，并与形成聚合物：氧电荷转移复合物，另一个，不可逆的，与形成单线态氧的参与下的聚合物链上的束缚三重态激子。对于共混物，我们讨论了甲烷富勒烯对共轭聚合物绕过三重态激子产生的保护作用。
2011-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Annihilation-limited Long-range Exciton Transport in High-mobility Conjugated Copolymer Films
本研究探讨了高迁移率共轭共聚物IDT-BT薄膜中的长程激子传输机制，发现其受湮灭限制且每次碰撞湮灭概率低于100%，从而有效减少了激子-激子湮灭损失。
2025-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.AO
Singlet-triplet annihilation limits exciton yield in poly(3-hexylthiophene)
结合单分子光谱学技术的链长和形态的控制提供了一个全面的电子物理图片的激发态损失的原型共轭聚合物聚（3-己基噻吩）（P3 HT）。一个普遍的自猝灭机制，揭示了单重态-三重态激子湮灭的基础上，占一个单一的P3 HT链的荧光量子产率之间的溶液（未折叠）和散装（折叠）状态的戏剧性损失。三重态激子从根本上限制了有机光伏材料的荧光，这影响了单重态激子向分离的载流子的转化，降低了在高激发密度下的能量收集效率。激发间相互作用是如此有效，以至于>100 kDa重量的单个P3 HT链表现得像一个两级系统，表现出完美的光子反聚束。
2014-09-17 physics.chem-ph
Two-dimensional spatial coherence of excitons in semicrystalline polymeric semiconductors: The effect of molecular weight
大分子半导体薄膜的电子性质在很大程度上取决于它们的固态微结构，而固态微结构又受到所选加工条件以及聚合物化学性质和分子量的控制。具体而言，低分子量材料形成共面$π$堆叠分子的结晶域，而较高分子量聚合物的通常缠结性质导致由通过无定形区域互连的分子有序微晶组成的微结构。在这里，我们研究扩展激子状态之间的相互作用，沿着聚合物主链和跨聚合物链内的$π$堆栈离域，取决于分子量的结构发展。我们结合光学光谱，热探针，和理论建模，专注于纯聚（3-己基噻吩）（P3 HT），最广泛研究的聚合物半导体之一，重均分子量为3- 450\，kg/mol。链内的空间相干性显著降低（降低近30%）。这些观察结果提供了有价值的结构信息，他们建议，在高分子量P3 HT的聚集区域的大分子采用更平面的构象相比，低分子量的材料。这导致所观察到的链内激子相干性的增加。相比之下，较短的链似乎导致扭转更无序的架构。一个严格的，基本的描述初级光激发在$π$共轭聚合物，因此开发：二维激子定义的链长依赖的分子排列和互连的共轭大分子，导致分子内和分子间的空间相干性之间的相互作用。
2013-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
