Anomalous Giant Superradiance in Molecular Aggregates Coupled to Polaritons
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Department of Chemistry, National Taiwan University（台湾大学化学系）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）
研究揭示了分子聚集体耦合到表面等离子体极子时的异常巨级辐射现象，通过电磁场量化的研究，证明极子显著增强了级辐射并使其行为超越了Dick的N缩放定律，推导出适用于任意色散和吸收介质中分子聚集体的级辐射率解析表达式，并展示了分子间距离对这种非凡级辐射的重要性。
2024-02-22 physics.chem-ph physics.optics
Formally exact fluorescence spectroscopy simulations for mesoscale molecular aggregates with $N^0$ scaling
提出一种尺寸不变（$N^0$ 标度）算法，结合 DadHOPS 运动方程、算符分解与 Monte Carlo 抽样，实现了大型分子聚集体荧光光谱的形式精确局部模拟，为介观分子系统光学性质研究提供高效新框架。
2025-04-29 physics.chem-ph
Modeling Molecular J and H Aggregates using Multiple-Davydov D2 Ansatz
本文利用多Davydov D2拟设结合含时Dirac-Frenkel变分原理研究J型和H型分子聚集体的吸收光谱与波包动力学，证明mD2拟设在各参数区域均比常规D2拟设更准确，并揭示了电子-振动本征态位于非抛物型能量面上。
2023-06-01 physics.chem-ph
Area confined position control of molecular aggregates
我们报道了一种通过真空沉积来控制表面分子聚集体位置的实验方法。控制是通过调节有限区域内表面上的分子密度来实现的。扩散分子集中在受限区域的中心，当达到成核的临界密度时产生稳定的簇。从动力学蒙特卡罗模拟获得该控制的机械方面。位置的尺寸可以进一步通过改变射束通量和衬底温度来控制。
2016-04-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Photonics meets excitonics: natural and artificial molecular aggregates
有机分子以电荷中性的分子激发--弗伦克尔激子--的形式储存吸收光的能量。通常，在无定形有机材料中，激子被视为准粒子，位于单个分子上，随机扩散通过结构。然而，不相干跳跃的图像不适用于某些类别的分子聚集体-在单个亚基中的电子激发之间具有强近场相互作用的分子组装体。分子聚集体可以在自然界中、植物和细菌的光合复合体中发现，它们也可以以各种形式人工产生，包括准一维链、二维膜、管等。在这些结构中，光被许多分子集体吸收，并且以下分子激发动力学具有相干性质。这种由相干激子动力学介导的能量传递机制类似于电磁波通过纳米尺度上的结构化介质的传播。在激子弛豫发生之前，吸收的能量可以在数百纳米的距离上共振转移。此外，分子聚集体的空间和能量景观可以使激子能量能够在聚集体内或聚集体外的少量分子中分布。在这篇综述中，我们通过描述目前对分子聚集体中激子动力学的理解，在光子学和激子学领域之间建立了一座桥梁。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Calculating excited states of molecular aggregates by the renormalized excitonic method
本文将新近发展起来的从头算重正化激子方法（REM）推广到含时密度泛函理论（TDDFT）中，应用于各种分子聚集体的激发能计算。所测试的分子聚集体系统包括一维氢键水链、具有$π$ - $π$堆积或范德华相互作用的环状晶体以及具有极性和非极性溶质的一般水性系统。基组因子以及交换相关泛函的影响也进行了研究。结果表明，选择合适的基组和交换相关泛函，REM-TDDFT方法能够以经济的计算代价，较好地描述分子聚集体体系中最低电子激发态的激发能和激发面积.结果表明，REM-TDDFT的激发能与标准TDDFT的偏差小于0.1eV，计算时间可减少一个数量级。
2013-05-05 cond-mat.other physics.chem-ph
Generalized Kasha's Scheme for Classifying Two-Dimensional Excitonic Molecular Aggregates: Temperature Dependent Absorption Peak Frequency Shift
我们提出了一个广义的理论框架分类的二维（2D）激子分子聚集体的温度依赖光谱的分析的基础上。除了单体聚集体的吸收峰位移，它定义了传统的J-和H-聚集体，我们将与温度升高相关的峰位移作为一种措施来表征激子能带结构。首先，我们表明，有一个一对一的对应关系之间的单体聚集体和T-依赖的峰位移Kasha的完善的模型的1D聚集体，其中J-聚集体表现出进一步的红移后，增加温度和H-聚集体表现出进一步的蓝移。相反，2D聚集体结构能够支持另外两种组合：蓝移J-聚集体和红移H-聚集体，这是由于它们更复杂的激子能带结构。其次，利用谱线形状理论，T依赖的位移与亮态两侧的相对丰度有关。我们进一步建立的状态密度可以连接到微观包装条件导致这四类聚集体分别考虑短期和长期的贡献激子耦合。特别是依赖于T的位移被证明是一个明确的签名的迹象净短程耦合：聚集净负（正）短程耦合红移（蓝移）随着温度的升高。最后，与实验的比较表明，我们的理论可以用来定量地解释所观察到的，但以前无法解释的依赖于T的吸收线型。因此，我们的工作为阐明分子聚集体的结构-功能关系提供了坚实的基础，并且与现有的实验和理论结构表征工具完全兼容。
2019-01-03 physics.chem-ph
Photochemical dynamics under incoherent illumination: light harvesting in self-assembled molecular J-aggregates
有机分子自组装J-聚集体中的输运现象由于其在设计新型有机光伏器件中的潜在作用而长期以来吸引了大量的关注。已经进行了大量的理论和实验研究，描述激子的能量转移在J-聚集体的假设下，激子诱导的相干激光光源或初始化的本地化激发一个特定的生色团。然而，这些假设可能无法提供准确的描述来评估J聚集体的效率，特别是作为有机太阳能电池的构建块。在自然条件下，J-聚集体将受到非相干光源（如阳光）的照射，这将照亮整个光合复合体，而不是单个分子。在这项工作中，我们提出了第一个研究的效率光合能量传输的自组装分子聚集体在非相干太阳光照射。通过利用一个最小的模型的菁染料J-聚集体，我们证明了远程传输效率增强时，激发聚集体与非相干光。因此，我们的研究结果支持的结论，J-聚集体确实是优秀的候选人的设备，有效的远程非相干诱导激子传输是理想的，如在高效的有机太阳能电池。
2020-02-18 physics.chem-ph quant-ph
Unified definition of exciton coherence length for exciton-phonon coupled molecular aggregates
激子相干长度（ECL）是表征光合作用、有机光化学和发光二极管等分子聚集体中激子性质的重要概念。ECL通过电子约化密度矩阵的方差或纯度以多种方式定义。然而，我们发现，这些定义未能提出一个单调的激子辐射衰减效率的关系，因为它应该是激子-声子耦合时考虑。利用振子强度求和规则，给出了ECL的统一定义。利用数值精确的含时矩阵乘积态形式应用于一维和二维体系中分子聚集体的Frenkel-Holstein模型，我们发现我们的ECL定义与辐射效率呈单调关系，可以作为激子相干性的有效和统一的描述。我们进一步预测，二维聚集体可以显示最大的超辐射增强（SRE）在有限的温度下，不同于以前的知识的SRE- $1/T$行为。
2022-08-16 physics.chem-ph
A quantum dynamics method for excited electrons in molecular aggregate system using a group diabatic Fock matrix
本文介绍了一种实用的计算方案，用于描述局域群非绝热Fock表象中分子聚集系统中激发电子动力学。该格式便于分析复杂系统中局部点相互作用的时变激励。此外，光电子耦合被认为是。本方案旨在研究光能转换系统中激发电子的迁移动力学。该方案被应用到两个系统：萘（NPTL）-四氰基乙烯（TCNE）二聚体和20聚体环的乙烯分子。通过对动力学电子的局域群分析，我们对单体之间的电子转移有了直观的认识。
2017-07-24 physics.chem-ph
Vibrational damping effects on electronic energy relaxation in molecular aggregates
当描述电子光谱或电子激发能输运时，用独立谐振子表示分子振动自由度会产生不利的影响，因为振动能弛豫变得不可接近。一个标准的理论描述，本文扩展到包括电子-声子和振动-声子耦合。使用这种方法，我们已经模拟了一个模型色素蛋白质系统，并已表明，模式间耦合导致猝灭的色素振动模式，并重新分配的波动谱密度相对于电子激发。此外，新的能量弛豫途径，打开的振动-声子相互作用，允许达到电子激发态平衡更快地在天然存在的水溶性叶绿素结合蛋白（WSCP）聚集体，表明的意义，阻尼的分子振动的intrarmolecular能量弛豫过程速率。
2018-07-19 physics.chem-ph
Vibronic phenomena and exciton-vibrational interference in two-dimensional spectra of molecular aggregates
本文提出了一种用于模拟三阶非线性光谱信号的分子聚集体中电子激发与分子内振动及谐波环境耦合的一般理论。该模型被应用在时间分辨的二维相干光谱的研究中的四个特征模型系统：弱/强振动耦合的分子二聚体耦合到高/低频分子内振动。结果使我们能够分类的典型光谱特征，以及定义的极限情况下，当长寿命的量子相干性存在由于振动寿命借款，当完全激子振动混合发生时，激子和振动相干性的分离是适当的。
2013-10-07 physics.chem-ph
Simulating optical linear absorption for mesoscale molecular aggregates: an adaptive hierarchy of pure states approach
提出DadHOPS方法，结合adHOPS框架与双值HOPS方法，通过初态分解和蒙特卡洛采样高效计算大型分子聚集体的线性吸收光谱，实现尺寸不变标度并允许引入静态无序。
2023-01-09 physics.chem-ph quant-ph
Distinctive character of electronic and vibrational coherences in disordered molecular aggregates
二维电子相干谱是研究耦合分子相干动力学的有效手段。根据电子和振动状态之间的耦合，可以观察到纯电子、纯振动或混合起源的振荡信号。即使在“混合”分子系统中，也可以通过分析由时间分辨2D光谱构建的振荡傅里叶映射来区分具有电子或振动特征的两种类型的相干拍频。与电子字符的跳动的幅度是严重影响的能量紊乱，因此电子相干很快被移相。具有振动特征的殴打对疾病的依赖性很弱，确保了他们的长期生存。我们表明，详细的建模的二维光谱信号的分子聚集体provideddirect信息的起源的相干beatings。
2013-08-19 physics.chem-ph
Interplay Between Non-adiabatic Dynamics and Frenkel Exciton Transfer in Molecular Aggregates: Formulation and Application to a Perylene Bismide Model
研究了线性分子聚集体在S 0-S1和S 0-S2跃迁存在下的量子动力学，重点研究了局部非绝热S2到S1失活与Frenkel激子转移之间的相互作用。理论方法结合方面的线性振动耦合和Frenkel激子模型。动力学计算的吸收光谱和电子态布居使用多组态含时Hartree方法。作为一个应用程序，被认为是二聚体和三聚体的J型聚集体，包括四个调谐和一个耦合模式每个单体。这导致一个动力学模型，包括多达7个电子状态和15个振动模式。未知的非绝热耦合强度被视为根据可用的吸收光谱选择的参数。这留下了一些灵活性，但可能受到明显可区分的种群动态的限制。
2013-05-02 physics.chem-ph
Laser Control of Dissipative Two-Exciton Dynamics in Molecular Aggregates
分子聚集体中的双光子跃迁有两种类型，即两个单体的非局域激发和局域双激发到某个更高的单体内电子激发态。由于单体间的库仑相互作用，这些不同的激发态相互耦合。较高的激发单体内状态是相当短的寿命，由于有效的内部转换的电子到振动能量。结合这两个过程导致电子激发态的湮灭，这是在分子聚集体中建立高激发密度的主要损失通道。应用理论脉冲优化技术的Frenkel激子模型，它表明，两个激子状态的线性聚集体（二聚体到四聚体）的动态可以通过超快成形的激光脉冲的影响。特别是，它是研究在何种程度上的两个激子人口的衰减带间跃迁可以暂时抑制。带内动力学描述的耗散层次方程的方法，它考虑到强激子振动耦合在非马尔可夫制度。
2012-07-09 physics.chem-ph quant-ph
Quantifying the Plasmonic Character of Optical Excitations in a Molecular J-Aggregate
等离子体激元在微观尺度上的定义还远未被理解。然而，识别光激发中的等离子体特征是非常重要的，因为它们可以通过与金属纳米粒子等离子体的丰富现象学类比来激发新的应用并引发新的发现。最近，等离子体指数和广义等离子体指数（GPI）的概念已被设计为计算工具，以量化的等离子体性质的光激发。可能会出现这样的问题：任何强吸收带（可能在其微观起源中具有某种集体特征）是否也具有等离子体激元的地位。在这里，我们证明，这并不总是这样的情况下，通过考虑一个众所周知的类系统代表的J-聚集体分子晶体，其特征在于强烈的J带的吸收。通过第一性原理模拟，基于多体微扰理论的形式主义，我们研究了由推拉有机染料组成的J-聚集体的光学性质。我们发现，聚集的效果是降低GPI与J-带相对于孤立的染料，这对应于一个非等离子体特征的电子激发。为了使我们的发现合理化，我们提出了一个简化的J-聚集体的一维理论模型。一个有用的显微镜图片是什么歧视集体分子晶体激发等离子体最终获得。
2019-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Analyzing laser-induced alignment of weakly-bound molecular aggregates
从理论和计算两方面分析了典型的松软$\text{indole}(\text{H}_2\text{O})$分子团簇的转动和扭转动力学。考虑到整体旋转和水部分的内部旋转，求解了与时间相关的薛定谔方程以得到团簇的降维描述。根据我们的研究结果，很明显，内部和整体旋转之间的耦合是小的，并且对于典型的磁场强度在对齐和混合场取向实验的刚性转子近似可以用来描述所研究的动态。此外，参数空间，这是有效的，其边界的内部和整体旋转的耦合不能再被忽略的探索。
2018-08-03 physics.atm-clus physics.chem-ph quant-ph
A New Efficient Method for Calculation of Frenkel Exciton Parameters in Molecular Aggregates
Frenkel激子哈密顿量是许多分子聚集体中激发能转移模拟的核心。它将聚集体分离成库仑偶联单体。在这里，它示出了相应的参数，即单体激发能和库仑耦合之间的跃迁密度，可以有效地使用依赖于时间的紧束缚为基础的密度泛函理论（TD-DFTB）计算。具体而言，库仑耦合表示在自洽确定的Mulliken过渡电荷。耦合符号的确定需要额外的超分子计算。该方法适用于两个二聚体系统。首先，甲醛肟的详细比较与标准DFT使用的B3 LYP和PBE功能。其次，库仑耦合的依赖于分子间的坐标进行了探讨？双酰亚胺二聚体。这为先前观察到的该染料的双相聚集行为提供了结构证据。
2013-12-22 physics.bio-ph physics.chem-ph
Stochastically Realized Observables for Excitonic Molecular Aggregates
我们表明，一个随机的方法，使大的2维和纳米管激子分子聚集体的光学性质的计算。以前的研究，这种系统依赖于数值对角化的密集和无序的弗伦克尔哈密顿量，其规模约为$\mathcal{O}(N^3)$的$N$染料分子。我们的方法比$\mathcal{O}(N\log(N))$更有效地扩展，能够快速研究具有微米级耦合分子的系统。我们计算了几个重要的实验观测值，包括光吸收谱和态密度，并发展了一个随机形式的参与率。与传统的矩阵对角化方法的定量协议被证明为小型和中型系统。的随机方法，使网站能量的空间相关性的影响的研究上的光学签名的大的2D聚集体。我们的研究结果表明，随机方法提出了一个前进的道路，筛选结构参数和验证实验和理论预测在大激子聚集体。
2020-08-30 physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantum Dynamics and Spectroscopy of Excitons in Molecular Aggregates
从耗散量子动力学的多激子观点出发，综述了非共价键合分子聚集体中Frenkel激子的理论描述和性质。首先，讨论了单体染料构建块的物理和量子化学表征，包括黄-里斯模型内的电子振动耦合的重要方面。补充单体之间的库仑相互作用的模型，在激子或振动激子带的聚集体的描述如下。除了产生复杂的吸收和发射线形状之外，激子-振动相互作用还负责能量和相位弛豫，从而限制了较大聚集体中相干激发的大小。在整个过程中，重点放在电子三能级模型作为最低要求，以描述非线性光谱，包括两个激子状态，如激发态吸收和激子激子湮灭的影响。讨论了实验观测到的聚集体的稳态吸收光谱和荧光光谱的特征及其与温度的关系。超快光谱实验，包括泵浦探测研究，光子回波和二维光谱的例子，并给出结果的相干域的大小和带内和带间弛豫。最后，激子-激子湮灭的实验签名和激子的迁移率方面的分析进行了说明。
2012-04-20 physics.chem-ph
Optical Signatures of the Coupling between Excitons and Charge Transfer States in Linear Molecular Aggregates
电荷转移（CT）由于对分子结构的实验控制的增加而受到持续的关注，导致在例如光致发光和制氢中的应用。在本文中，我们调查CT状态的线性分子聚集体的吸收光谱的散射矩阵技术，使我们能够处理任意大的系统上的效果。所提出的理论表现良好的强和弱混合的激子和CT状态，弥合以前采用的方法，适用于这些限制之一之间的差距。在实验光谱中，均匀线宽通常太大，无法单独分辨所有光学允许的跃迁，导致在弱耦合和强耦合区都有特征双峰吸收光谱。使用散射矩阵技术，我们详细研究自由态和束缚态的贡献。我们的结论是，高频峰的偏斜度可以作为一种新的方法来识别激子-CT态耦合强度。
2022-04-08 physics.chem-ph
Non-Markovian quantum state diffusion for absorption spectra of molecular aggregates
在许多分子系统中，人们会遇到电子激发耦合到准连续声子模的情况。该连续体可以是高度结构化的，例如由于一些弱阻尼的高频模式。为了处理这种情况，最近应用了一种将开放量子系统的非马尔可夫量子态扩散（NMQSD）描述与有效但抽象的近似相结合的方法来计算分子聚集体的能量转移和吸收光谱[Roden，Schlafeld，Wolff，Strunz，PRL 103（2009）058301]。为了探索这种复杂系统的近似使用的有效性，在本工作中，我们比较计算（近似）的吸收光谱与精确的结果。这些都是从方法的pseudomodes，我们证明是能够确定的确切光谱小聚集体和一些pseudomodes。事实证明，在所考虑的情况下，这两种方法的结果大多相当一致。讨论了这两种方法的优缺点。
2010-08-20 cond-mat.soft physics.chem-ph quant-ph
Ultrafast fluorescent decay induced by metal-mediated dipole-dipole interaction in two-dimensional molecular aggregates
二维分子聚集体（2DMA）是一种由相互作用强烈的偶极分子在有序晶格上近距离自组装而成的薄片，是一种极具吸引力的荧光材料。它与以往研究中的单一或胶体染料分子或量子点有着明显的不同。在本文中，我们第一次验证，当一个2DMA被放置在一个纳米距离从金属基板，强大的和相干的相互作用的偶极子内的2DMA主导其荧光衰减在皮秒的时间尺度。我们的条纹相机寿命测量和相互作用的晶格偶极计算表明，金属介导的偶极-偶极相互作用缩短了荧光寿命的一半左右，并增加了能量耗散率比预期的非相互作用的单偶极图片的10倍。这一发现丰富了我们对分子激子体系中纳米尺度能量传递的理解，并为快速高效的光电子器件的发展指明了新的方向。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Vibronic speed-up of the excitation energy transfer in the Fenna-Matthews-Olson complex
我们表明，有效的激发能转移Fenna-Matthews-Olson分子聚集体在现实的生理条件下，是由欠阻尼振动的包埋蛋白质。为此，我们提出了数值精确的结果的激子的量子动力学中存在的非绝热振动状态的Fenna-Matthews-Olson聚集采用环境波动光谱函数来自实验。假设突出的180厘米$^{-1}$振动模式是欠阻尼，我们观察到，一方面，除了振动的不同激发水平之间的振动相干振荡也延长了电子相干振荡之间的初始激发站点和它的邻居。然而，另一方面，欠阻尼振动为激发能传递提供了附加的通道，并且由此将传递速度提高到$30\%$。
2013-11-25 cond-mat.stat-mech physics.atm-clus physics.atom-ph
On the importance of multi-configurational and exchange effects in molecular aggregates
Universität Rostock（罗斯托克大学）；Leibniz-Institut für Katalyse e.V. (LIKAT)（莱布尼兹催化研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文扩展Frenkel激子模型以纳入交换相互作用，提出非微扰变分表达式，可显著改变耦合符号与大小，从而影响聚集体类型预测，推进多组态体系的光物理建模。
2026-09-23 physics.chem-ph
Towards an ab initio theory for metal L-edge soft X-ray spectroscopy of molecular aggregates
采用有限活性空间自洽场方法，采用Frenkel激子模型描述了多核过渡金属配合物的X射线吸收和共振非弹性散射谱。所提出的方法允许大幅降低计算资源的要求，如果相比，一个完整的超分子量子化学处理。这尤其适用于对电子跃迁电荷密度采用偶极近似的情况。计算协议被施加到氯高铁血红素复合物，在水溶液中形成二聚体的X射线光谱的计算。聚集效应被认为是由于溶剂分子的轴向配体的替代光谱的改变相媲美。
2016-06-06 physics.chem-ph
Enhancement of the molecular electron chirality by electronic excitation
本研究验证了电子激发可增强H₂Te₂和H₂Se₂的分子电子手性（MEC），检验了最高占据分子轨道贡献主导的解释对MEC的适用性，指出MEC源于不同原子轨道的叠加混合而非原子贡献的简单加和。
2024-10-29 physics.atm-clus physics.chem-ph
Inspecting molecular aggregate quadratic vibronic coupling effects using squeezed coherent states
本文通过比较 Davydov D2、压缩 D2 和数值精确的多 D2 三种含时变分波函数，研究分子聚集体中二次振动耦合对吸收和荧光光谱的影响，发现压缩 D2 相比 D2 改进有限，准确模拟通常需采用多 D2 ansatz。
2023-06-01 physics.chem-ph
Macroscopic production of spin-polarized hydrogen atoms from the IR-excitation and photodissociation of molecular beams
我们描述了从HBr、HI和${\rm NH_{3}}$同位素的分子束的IR激发和光解离产生自旋极化H和D原子的方法，包括具有部分超精细分辨率的光学激发方案。我们讨论的程度，生产率可能接近红外激光生产率的${\rm 10^{21}\, photons\, s^{-1}}$，以及如何生产率的传统方法的${\sim}{\rm 10^{17} \, s^{-1}}$可能会被大大超过。
2021-08-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Molecular excitation in the Interstellar Medium: recent advances in collisional, radiative and chemical processes
我们回顾了星际介质中的不同激发过程
2013-10-30 astro-ph.GA physics.chem-ph
Generalised Marcus Theory for Multi-Molecular Delocalised Charge Transfer
虽然马库斯理论被广泛用于描述分子系统中的电荷转移，但在其通常形式下，它仅限于从一个分子转移到另一个分子。如果电荷在多个供体分子中离域，这种方法需要我们将整个供体聚集体视为一个统一的超分子，这可能导致昂贵的量子化学计算，并且更难以理解聚集体组分如何促进整体转移。在这里，我们表明，它是可能的描述组分子之间的电荷转移的组成分子和它们之间的耦合的性质，避免了昂贵的超分子计算的需要。我们使用由此产生的理论表明，无论是供体或受体聚集体分子之间的电荷离域可以通过一个过程，我们称之为超转移（或抑制它通过subtransfer）的电荷转移的速率。通过明智地调整能级和重组能量，也可以将速率提高到单个分子可能的水平以上。我们还描述了桥介导的离域分子聚集体之间的电荷转移。广义马库斯理论的方程是在封闭的形式，提供定性的洞察力的影响，离域电荷动力学的分子系统。
2018-02-13 physics.chem-ph
Vibrational excitation of diatomic molecular ions in strong-field ionization of diatomic molecules
基于强场近似和Born-Oppenheimer近似的模型定性地描述了强激光脉冲电离中性分子后双原子分子离子中形成的振动态的分布。与最近的一个实验[X. Urbain等人，物理修订信函92，163004（2004）]。特别是，观察到的偏离弗兰克-康登分布再现。此外，我们证明了振动分布的控制的峰值强度的变化或激光脉冲的频率的变化。
2005-08-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Perturbation of Exciton Aggregate Coupling by Optical Excitation in Crystalline Perfluoropentacene Films
通过单线态激子裂变的载流子倍增增强有机固体中的光伏转换效率。一个单重态激子衰变为两个三重态有望克服肖克利-奎塞尔极限，因为每个吸收的光子可以收获多达两个电子。分子间耦合被认为是强制性的，单重态激子裂变和带状运输。这种耦合表现为$e.g.$，在结晶有机固体中最低能量激子跃迁的Davydov分裂。对于模型系统全氟并五苯，相应的过渡在实验中，偏振分辨吸收光谱的H-和J-聚集的概念的基础上，通过理论计算确定。光注入到基本激子跃迁的第一振动级数中显著地扰动了与$S_0 \rightarrow S_3$跃迁的H型聚集体相关的较高能量跃迁，所述较高能量跃迁在有效的单线态激子裂变期间和之后。这些发现强调了有效的载流子提取的必要性，因为三重态积累可能对单重态激子裂变和任何潜在的带状传输都是有害的。更一般地说，我们的观察表明，电子激发可以扰动有机晶体中的电子能带结构，并通过潜在地扭曲晶格来突出它们的相关性质。
2016-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Exciton localization in tubular molecular aggregates: size effects and optical response
我们研究了光学活性分子无序管状聚集体的激子局域化及其光学响应。先前已经表明，由于长程偶极-偶极相互作用和聚集体的更高维（不是真正的一维）性质的组合效应，这种管状结构允许激子在超过一千个分子上离域。这样大的离域尺寸提示的问题，在何种程度上，在实验系统中的离域仍然可以由聚集体的大小（直径和长度），以及这如何影响聚集体的光学响应和动力学。我们进行了系统的研究的尺寸效应的本地化性能，使用数值模拟的激子状态的圆柱形模型结构的启发，由先前导出的几何形状的一个圆柱形聚集的花青染料分子（C8 S3）。为了表征激子局域化，我们计算了激子波函数的参与比和自相关函数。计算了态密度和吸收光谱。我们发现强烈的影响管的半径上的本地化和光学性质的相关实验参数范围内。此外，令人惊讶的是，我们发现，即使对于长达750 nm的管，对于与实验情况相关的无序值，定位尺寸也受到管长度的限制，而对于高达约150 nm的管长度，吸收光谱中的管长度的可观察影响仍然发生。后者可以解释溴取代C8 S3聚集体老化过程中观察到的光谱变化。对于弱无序，激子波函数表现出散射的、分形的性质，类似于二维无序系统中的准粒子。
2020-03-23 physics.chem-ph
Rotational excitation of asymmetric-top molecular ions by electron impact: application to H$_2$O$^+$, HDO$^+$, and D$_2$O$^+$
Columbia University（哥伦比亚大学）
本文通过结合电子-分子R矩阵散射理论等方法，研究了H₂O⁺等不对称顶部分子离子的旋转激发，并提供了状态分辨的截面和速率系数。
2026-03-18 physics.atom-ph physics.chem-ph
Exact description of excitonic dynamics in molecular aggregates weakly driven by light
我们提出了一个严格的理论描述的激子动力学的分子捕光聚集体光激发的弱强度辐射的任意属性。虽然与光的相互作用包括到第二阶，治疗的激发-环境耦合是准确的，并导致在一个精确的表达式为减少激子密度矩阵，这是明显相关的光谱图片的光激发过程。该表达式充分考虑了由与光的两种相互作用触发的环境重组过程。这对于缓慢环境和/或强激发-环境耦合特别重要。在指数分解方案中，我们展示了我们的结果如何可以被改写为运动方程（HEOM）的层次结构，明确和一贯地包括光激发步骤。我们分析描述的环境重组动力学触发的一个三角洲样激发的一个单一的发色团，并演示了我们的HEOM，在适当的限制，减少到Redfield方程，包括脉冲光激发和非平衡Foerster理论。我们还讨论了我们的形式主义相结合的Born-Markov-HEOM方法的热光激发的情况下的关系。
2020-12-29 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Stochastic Metholodgy Shows Molecular Interactions Protect 2D Polaritons
本文提出随机模拟技术，研究含$10^8$激子染料的2D分子聚集体在多模腔中的极化激元，发现分子间耦合通过暗态持续离域保护极化激元免受强无序影响，揭示了内部哈密顿量的非平庸作用。
2024-06-04 physics.chem-ph
Robust Surface-Induced Enhancement of Exciton Transport in Magic-Angle-Oriented Molecular Aggregates
University of Notre Dame（圣母大学）；Academia Sinica（中央研究院）
研究通过宏观量子电动力学框架揭示了银表面诱导的激发子传输增强机制，发现近场耦合和金属表面辐射散射对扩散系数有显著影响。
2025-07-18 physics.chem-ph quant-ph
Fragment-Based Configuration Interaction: Towards a Unifying Description of Biexcitonic Processes in Molecular Aggregates
Julius-Maximilians University Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Center for Nanosystems Chemistry, Julius-Maximilians University Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学纳米系统化学中心）；Institute for Physical and Theoretical Chemistry, Julius-Maximilians University Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学物理与理论化学研究所）
本文提出基于片段的配置交互框架，系统构建了涵盖单粒子和双粒子能级的diabatic哈密顿量，揭示了CTX配置作为电子闸门的作用，并展示了其在乙烷聚集体和蒽晶体中的应用。
2026-04-08 physics.chem-ph
Control of molecular rotation in the limit of extreme rotational excitation
激光控制分子旋转是一个活跃的研究领域。最近的一些研究旨在将旋转控制的范围扩大到极端的，以前无法达到的旋转状态，以及控制分子旋转的方向性。经历超快单向旋转的分子的密集集合，被称为分子超级转子，预计将表现出独特的特性，从空间各向异性扩散和涡旋形成到产生强大的声波和可调谐的THz辐射。在这里，我们描述了我们最近的进展，在高旋转激发的制度控制分子的旋转。介绍了利用飞秒脉冲的“手征训练”和“光学离心机”产生单向旋转波包的两种实验技术。三种互补的检测方法，使直接观察，表征和控制的超转子状态，概述：相干拉曼散射的基础上，和其他两种方法采用共振和非共振多光子电离。所描述的激励和检测技术的能力证明了几个例子。本文最后展望了未来的发展。
2015-01-12 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Strong laser alignment of solvent-solute aggregates in the gas-phase
实验上实现了吲哚-水-二聚体团簇的强准绝热激光排列。通过强场电离后的离子和电子成像可视化的对齐。分子框架光电子角分布显示出在电离激光的偏振平面中电子产率的明显抑制，这被分析为分子团簇与$\left< \cos^2θ_{2D} \right> \ge$ 0.9的强对准。
2018-02-28 physics.chem-ph
Excitation Dynamics and Relaxation in a Molecular Heterodimer
研究了分子异二聚体中激子动力学随激发能和重组能的差异、跃迁偶极矩的不对称性和激发态寿命的变化。异源二聚体是由两个分子组成的两个能级系统耦合的共振相互作用。系统-浴耦合被认为是分子激发能隙的调节因素，而弛豫到基态被唯象地处理。比较使用Redfield方程（世俗和完整的形式）或分层量子主方程（HQME）建模的激发动力学的描述演示和讨论。二聚体作为一个激发淬灭中心在光合作用的自我调节可能的作用进行了讨论。可以得出结论，体系浴相互作用，而不是激子效应决定了这样的二聚体的激发淬灭能力。
2011-12-06 physics.chem-ph
Spherical and hyperspherical harmonics representation of van der Waals aggregates
原子分子或分子二聚体相互作用的势能面的表示应忠实地考虑系统的对称性，同时保持紧凑的解析形式。为此目的，选择一套适当的坐标系是必要的先决条件。在这里，我们说明了超球坐标的描述和超球谐函数的分子间相互作用能的扩展，作为一种通用的方法，用于构建适合于范德华聚集体的分子动力学模拟的势能面。示出了双原子分子双原子分子相互作用的典型情况的例子。
2020-04-14 physics.chem-ph
Coherent Optimal Control of Multiphoton Molecular Excitation
给出了一个优化设计的电场诱导的分子多光子激发过程的理论框架。分子最初是在其两个本征函数的相干叠加态中制备的。两个叠加的本征函数的相对相位已被证明可以控制触发分子中多光子激发的最佳设计的电场。这带来了在实验室中设计最佳场的灵活性，通过适当地调整分子相，因此通过选择最有利的干扰路线，系统遵循到达目标。我们采用量子流体动力学方法设计了电场并应用于HBr分子。
2003-06-24 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
Quantum Algorithm for Simulating Molecular Vibrational Excitations
分子中振动模式的激发影响化学反应的结果，例如通过为分子提供足够的能量来克服活化势垒。在这项工作中，我们介绍了一个量子算法模拟分子振动激发在振动跃迁。我们讨论了如何使用分子数据对专用量子计算机进行编程，以优化振动过程，从而在过渡期间激发所需的模式。我们研究了在光化学和机械化学振动跃迁过程中，这种激发对吡咯和丁烷中选择性键解离的影响。实验观察和经典模拟的结果进行了讨论。我们还介绍了量子启发的经典算法模拟分子振动激发在特殊情况下，只有有限数量的模式是感兴趣的。
2021-11-30 physics.chem-ph quant-ph
The Quantified NTO Analysis for the Electronic Excitations of Molecular Many-Body Systems
我们发现，分子多体系统的电子跃迁的起源可以通过一个量化的自然跃迁轨道（QNTO）分析和电子激发的整个系统可以映射到一个标准的参考系轨道集。通过研究DNA分子、胸腺嘧啶和胸苷的电子跃迁起源，进一步说明了QNTO在分子体系上的应用。这种QNTO分析也使我们能够评估在时间依赖密度泛函响应理论中使用的各种泛函的性能。
2011-06-29 physics.chem-ph
An analytical continuation approach for evaluating emission lineshapes of molecular aggregates and the adequacy of multichromophoric Förster theory
在大的光合发色团-蛋白质复合物中，不是所有的发色团都是强偶联的，因此这种情况可以通过在强偶联的发色团的某些区域中形成离域状态来很好地描述。为了在不进行大量数值计算的情况下描述不同畴之间的激发能转移，最流行的技术之一是Sumi [J. Phys. Chem. B，103，252（1999）]和Scholes和Fleming [J.Phys.Chem.B，104，1854（2000）]提出的将Forster理论推广到多生色团聚集体（广义Forster理论）。该文致力于研究两个问题.首先，利用解析延拓和无时间卷积的量子主方程方法，提出了一个多生色团体系或分子聚集体的发射谱线形状理论。第二，在Jang，Newton和Silbey [Phys.Rev.Lett.，2004，2005]提出的完整通用版本中，一个允许对多生色团方法进行清晰、紧凑和有效研究的综合框架92，218301，（2004）]中所述的方法。我们将该理论应用于简单的聚合系统，并证明了：无时间卷积技术在推导线形算符中的有效性;特别是当所研究的系统不是纯粹的Forster系统时，多生色团方法如何在能量传递率的确定中给出显著的改进。所提出的方案允许有效地实现多生色团Forster方法，该方法可用于模拟大型光合聚集体中的能量传递动力学，对于大型光合聚集体，通常需要大量计算资源。此外，我们的方法允许系统地比较多生色团福斯特和广义福斯特理…
2013-03-07 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Core excitation in Ozone localized to one of two symmetry-equivalent chemical bonds - molecular alignment through vibronic coupling
从O $_3$中的末端氧O $_T$的核心激发被示出为从局部核心轨道到局部价轨道的激发。价轨道被定域到两个等价化学键中的一个。我们的实验表明，这是观察到的俄歇多普勒效应时，O $_3$核心激发高度离解O $_{T}$ 1 s $^{-1}$ 7 a $_1^1$状态。从原子氧碎片发射的俄歇电子携带关于激发时刻相对于电磁场矢量的分子取向的信息。的数据与分析功能的电子峰轮廓给出明确的证据，优选的分子取向激发只取决于一个键的取向，而不是总的分子取向。价轨道“7a $_1$“的局域化是由价轨道“5 b $_2$“通过反对称伸缩模与b $_2$ -对称性的电子振动耦合的混合引起的。据我们所知，这是第一次讨论的本地化的核心激发O $_3$。这一结果解释了在吸附物和大分子中广泛使用的定域芯激发假设的成功。
2004-11-06 physics.chem-ph
Macroscopic production of highly nuclear-spin-polarized molecules from IR-excitation and photodissociation of molecular beams
纯的、高度核自旋极化的分子只能通过分子束分离方法产生，生产率高达${\sim}3{\times}10^{12}$和$^{-1}$。在这里，我们提出的生产自旋极化的分子光碎片的红外激发和光解的分子束，生产率接近桌面红外激光光子通量的$10^{21}$的$^{-1}$。我们给出详细的自旋极化的分子氢和水的同位素的生产，从甲醛和甲酸光束，分别。这些分子的宏观量对于NMR信号增强和核聚变反应堆的需要是重要的，以通过${\sim}50{\%}$增加D-T或$^{3}$ He非极化核聚变截面。
2021-09-08 physics.chem-ph quant-ph
Resonant laser excitation of molecular wires
我们研究了外部激光激发对桥连分子平均电流的影响。对于当前的计算，我们使用一个数值上非常有效的形式主义，是基于Floquet解决方案的时间依赖的分子哈密顿量。据发现，作为激光频率的函数的电流具有源自电子的共振激发的特征峰，以桥接在没有辐射的情况下未被占用的水平。通过分子的电流可以表现出几个数量级的急剧增强。
2002-09-17 physics.chem-ph
Production of Spin-Polarized Molecular Beams via Microwave or Infrared Rotational Excitation
Institut für Laser- und Plasmaphysik, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学激光与等离子体物理研究所）；Department of Physics, University of Crete（克里特大学物理系）；Institute of Electronic Structure and Lasers, Foundation for Research and Technology-Hellas（希腊基础研究与技术基金会电子结构与激光研究所）
本文提出通过微波或红外旋转激发产生高自旋极化小分子束的方法，利用超精细诱导量子振荡实现高极化，可应用于核磁共振信号增强和极化核聚变。
2026-03-19 physics.chem-ph
Coherent Biexciton Transport in the Presence of Exciton-Exciton Annihilation in Molecular Aggregates
University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
研究了分子聚集体中双激子动力学，探讨初始态相干性及动量组成对荧光衰减和传输的影响，揭示了相干传输与非相干弛豫的区别及内部转换过程的重要性。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
