A differentiable photon-by-photon likelihood for continuous free-energy landscapes and diffusion coefficients from single-molecule FRET
Goethe University Frankfurt(法兰克福歌德大学);Frankfurt Institute for Advanced Studies(法兰克福高等研究所)
本文提出一种逐光子可微似然,可从单分子FRET数据联合推断连续自由能景观、扩散系数等参数,该方法高效且支持不确定性评估,可扩展至大型数据集。
2026-08-24 physics.chem-ph
Unraveling current-induced dissociation mechanisms in single-molecule junctions
了解电流诱导的单分子结中的键断裂是基本的兴趣和分子结的设计,这是在较高的偏置电压稳定的先决条件。在这项工作中,我们使用一个完全量子力学方法的基础上的层次量子主方程方法来分析分子结中的解离机制。考虑到广泛的运输制度,从非共振到共振,非绝热到绝热运输,以及弱到强的电子振动耦合,我们的系统研究确定了三种解离机制。在弱和中等电子振动耦合区域,主要的解离机制是逐步振动爬梯。对于强电子振动耦合,解离是通过多量子振动激发诱导的,所述多量子振动激发由高偏压下的单个电子跃迁或低偏压下的多个电子跃迁触发。此外,分析了振动弛豫对解离动力学的影响,并讨论了提高分子结稳定性的策略。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Unraveling a cavity induced molecular polarization mechanism from collective vibrational strong coupling
该研究通过腔Born-Oppenheimer近似将Pauli-Fierz模型归约为腔Hartree方程,揭示集体振动强耦合可在热力学极限下诱导分子局部电子极化与零净极化的极化玻璃模式。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Unraveling vibronic interactions in molecules functionalized with optical cycling centers
本研究通过光谱表征和理论建模,揭示了SrOPh及其氘代物中电子激发态A和B间的振动耦合机制,并测得有效耦合强度0.5 cm-1,为复杂分子激光冷却设计提供重要参考。
2025-10-25 physics.chem-ph
Unraveling the degradation mechanism in FIrpic based Blue OLEDs: II. Trap and detect molecules at the interfaces
有机发光二极管(OLED)在现代生活中的影响是通过其在全彩色,节能,平板显示器和智能屏幕中的广泛应用来证明的;在固态照明领域也有光明的前景。环化铱配合物是OLED中最常用的磷光发光体,这是由于它们广泛可调的电致物理性质和它们的通用合成。发蓝光的OLED遭受阻碍其长期稳定性的固有不稳定性问题。在计算研究的支持下,在这项工作中,我们研究了天蓝色发射体FIrpic在非原位和原位降解实验结合互补,相互独立,实验包括化学复分解反应,在液相和固态,热和光谱研究和LC-MS调查。我们开发了一种简单的方案来评估铱络合物中的降解途径,发现FIrpic通过失去吡啶甲酸酯辅助配体而降解。所得的铱片段随后作为BPhen衍生物1被有效地“原位”捕获。当适当设计的基于FIrpic的OLED被操作和老化时,发现该过程被很好地反映。在本文中,我们(i)描述了如何能够有效地研究OLED材料与一个小的一组容易获得的实验和(ii)证据的中心作用的捕获实验中的主机矩阵。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Unraveling Abnormal Collective Effects via the Non-Monotonic Number Dependence of Electron Transfer in Confined Electromagnetic Fields
本文研究了光学腔内受集体激发影响的非绝热电子转移过程,推导出适用于任意分子数的速率常数解析公式,发现速率常数对分子数呈非单调依赖性,并揭示了极化激元弛豫与电子转移的相互作用机制,为预测腔控化学反应活性的最优条件提供了理论依据。
2024-06-24 physics.chem-ph
Unraveling Molecular Structure: A Multimodal Spectroscopic Dataset for Chemistry
IBM Research(IBM研究院);University of Zürich(苏黎世大学);EPFL(洛桑联邦理工学院)
针对化学领域缺乏多模态光谱数据集的问题,该研究发布含79万分子多种模拟光谱的数据集及单模态任务基准,可支撑多模态基础模型开发,助力分子发现流程自动化。
2024-10-29 cs.AI cs.LG physics.chem-ph
Density-Functional Tight Binding Meets Maxwell: Unraveling the Mysteries of (Strong) Light-Matter Coupling Efficiently
提出结合密度泛函紧束缚(DFTB)与麦克斯韦方程时域有限差分(FDTD)的自洽计算框架DFTB+Maxwell,高效模拟光学腔强光-物质耦合,揭示多尺度机制并指导腔体优化。
2025-09-12 physics.chem-ph quant-ph
Exact Stochastic Unraveling of an Optical Coherence Dynamics by Cumulant Expansion
提出并实现了一个计算开放量子系统动力学的数值精确Monte Carlo方法。该方法包括一个蒙特-卡罗总结的微扰展开的轨迹在刘维相空间相对于分子的激发态之间的耦合。轨迹加权的基础上的二阶累积展开的环境演变的复退相干因子。该方法可用于由一般关联函数和任意耦合强度表征的任意环境。它对谐波环境是形式上精确的,并且可以在任意温度下使用。用所提出的方法计算了光激发的Frenkel激子二聚体的时间演化,它代表分子激子与电荷转移态的相互作用。我们计算了密度矩阵和线性吸收谱的光学相干元素的演化,并与标准模拟方法的预测结果进行了比较。
2014-08-25 physics.chem-ph quant-ph
Unraveling the chromophoric disorder of poly(3-hexylthiophene)
共轭聚合物的光谱宽度使这些材料在有机光伏应用中比其他分子化合物具有明显的优势,并且是最近效率超过10%的关键因素。但是,为什么激子跃迁,这是固有的狭窄,导致吸收在这么宽的波长范围摆在首位?使用单分子光谱学,我们解决这个基本问题的模型材料,聚(3-己基噻吩)。窄的零声子线从单一的发色团被发现散射超过200纳米,一个前所未有的不均匀的扩大映射合奏。溶液和体膜之间的巨大红移是由于能量转移到高度有序形态的塌陷聚合物链中能量最低的发色团。我们建议,发色团的极端充满活力的障碍是结构的起源。这种在单一发色团水平上的结构无序实际上可能使在块状膜中发现的高度聚合物链有序化成为可能:结构有序和无序对于器件中的材料物理学都是至关重要的。
2015-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Unraveling the Mechanism of Tip-Enhanced Molecular Energy Transfer
本研究针对STM实验中观测到的针尖增强EET的短程衰减特征,采用混合从头算电磁建模开展理论分析,揭示其源于分子等离激元过程的电磁相互作用,修正了指数衰减对应Dexter效应的传统认知。
2024-02-02 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
Influence of cholesterol on hydrogen-bond dynamics of water molecules in lipid-bilayer systems at varying temperatures
本文通过分子动力学模拟研究胆固醇在不同温度下对DPPC和PSM脂质双层膜中水分子氢键动力学的影响,发现胆固醇在凝胶相显著延长DPPC氢键寿命,而在液晶相影响甚微,揭示了膜界面水动力学的调控机制。
2024-07-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Unraveling the relaxation dynamics of Uracil: insights from time-resolved X-ray photoelectron spectroscopy
本研究结合时间分辨芯能级光电子能谱与高水平计算,解析了气相光激发尿嘧啶的弛豫路径与时间常数,观测到相关键长振荡与热基态动力学,为理解其弛豫过程提供了详细依据。
2025-03-24 physics.chem-ph
Diffusion dynamics of supercooled water modeled with the cage-jump motion and hydrogen-bond rearrangement
玻璃形成液体的缓慢动力学通常归因于笼跃运动。在笼跳图中,一个分子保持在由相邻分子形成的笼中,并且在足够长的时间之后,它通过破笼而跳离原始位置。因此,对笼子跳跃运动的澄清与解开慢动力学的基本要素有关。在这里,我们开发了一个笼跳模型的动力学过冷水。在氢键重排过程中引入了水分子的笼态和跳跃态,描述了水分子在过冷态下的运动。然后从TIP 4P/2005模型的分子动力学模拟中证明,笼跃运动的特征长度和时间尺度提供了对自扩散常数的良好描述,该自扩散常数又从均方位移的长时间行为确定。因此,我们的笼跳模型能够连接氢键动力学和分子扩散率之间。
2019-04-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electronic Flux Density Maps Reveal Unique Current Patterns in a Single-Molecule-Graphene-Nanoribbon Junction
为了帮助设计新颖,高效的分子结,深入了解通过这些设备的精确的电荷传输机制是至关重要的。在本贡献中,我们描述了一个程序,调查空间分辨电子输运通过纳米结从第一原理,在硝基取代的寡-(亚苯基乙炔基)共价结合到石墨烯纳米取向引线的例子。最近,我们证明了这种单分子-石墨烯-纳米石墨烯结的导电性可以在顶栅位置施加静态电场时定量且可逆地切换,这与传统的场效应晶体管的精神相同[J. Phys. Chem. C,2016,120,28808-28819]。发现中心低聚物单元与外场对齐的倾向诱导阻尼旋转运动并引起共轭$π$ -系统的中断,从而大幅降低通过纳米结的电导。在目前的工作中,我们使用的驱动Liouville-von-Neumann(DLvN)的方法与时间相关的电子输运计算模拟下的电子电流动力学与时间相关的电位偏置的两个逻辑状态的纳米结。我们的量子动力学模拟依赖于一种新的本地化程序,使用标准的密度泛函理论计算得到的正交一组分子轨道,以产生一个本地化的表示为不同的部分的分子结。透明的DLvN形式主义使我们能够直接访问的密度矩阵,并重建随时间变化的电子电流密度,解开独特的电子输运的机制细节。
2018-12-05 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
Attosecond X-ray Core-level Chronoscopy of Aromatic Molecules
本研究利用LCLS阿秒X射线脉冲测量芳香氮杂苯分子的核心能级光电离延迟,揭示了电负性和对称性对阿秒散射动力学的影响,并发现了两种新机制,展示了核心能级延迟测量在复杂物质电子动力学研究中的独特优势。
2025-05-27 physics.chem-ph