Picosecond time-resolved antibunching measures nanoscale exciton motion, annihilation, and true number of chromophores
光的粒子性质在单量子系统的荧光光子统计中变得明显，如光子反聚束。在多发色团系统中，发生激子扩散和随后的湮灭。这些过程也产生光子反聚束，但不能可靠地解释。在这里，我们开发皮秒时间分辨反聚束（psTRAB），以识别和解码这样的过程。我们使用psTRAB来测量在定义明确的多发色团DNA折纸结构上的发色团的真实数量，并精确地确定激子之间的湮灭的距离依赖率。此外，psTRAB使我们能够测量激子扩散介观H-和J-型共轭聚合物聚集体。我们区分一维链内和三维链间激子扩散在激发后的不同时间，并确定无序依赖的扩散长度。我们的方法提供了一个新的透镜，通过它激子可以在单粒子水平上进行研究，使改进的激子探针，如超亮荧光纳米粒子的合理设计，和材料的光电子器件。
2020-09-28 physics.chem-ph
Geometrical effects on energy transfer in disordered open quantum systems
我们探讨了复杂量子系统中有效的激发能传输的各种设计原则。我们研究了由多达20个发色团组成的随机无序几何结构中的能量转移效率，以探索小型天然/人工捕光复合物（LHC）的空间和光谱特性。我们发现显着的统计相关性，高效的随机结构方面的基态属性，激子能隙，multichromophoric空间连接，和路径强度。这些相关性甚至可以存在于环境辅助量子传输的最佳状态之外。对于30和50的随机构型，我们观察到，当系统分别包含7和14个生色团时，输运效率饱和到其最大值。值得注意的是，这些最佳值分别与（Fenna-Matthews-Olson）FMO蛋白复合物和LHC II单体中叶绿素的数量相一致，这表明发色团密度具有潜在的自然优化。
2012-12-31 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Quantum State and Process Tomography of Energy Transfer Systems via Ultrafast Spectroscopy
多色体系中激发态动力学的描述是现代物理化学中的一个理论和实验难题。一个实验方案，它可以系统地表征相干和耗散过程的水平上不断演变的量子态的发色团是期望的。在这篇文章中，我们表明，一组精心选择的偏振控制的双色外差光子回波实验可以用来重建随时间变化的密度矩阵的一个激子流形的异质二聚体。这种可能性反过来允许通过量子过程层析成像（QPT）的激发态动力学的完整描述。二聚体的计算表明，QPT可以揭示丰富的信息系统浴相互作用，否则出现nontrivially隐藏在标准的四波混频实验中监测的偏振。我们的研究为从量子信息处理的角度分析凝聚相实验提供了一种新的方法。
2011-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of time-frequency correlations in two-photon-two-atom resonance energy transfer
本文研究自发参量下转换产生的时频关联光子对激发双原子体系，揭示频率反关联对双光子激发概率的影响，并指出sine cardinal谱形光子可比高斯谱光子产生约3.8倍更强的TPE信号，为实验光源选择提供依据。
2024-08-07 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Excitation transfer pathways in excitonic aggregates revealed by the stochastic Schrödinger equation
我们推导了系统波矢的随机薛定谔方程，并用它来描述分子聚集体中的激发能转移动力学。我们提出了一种基于量子测量的方法来估计激发转移时间。通过对模型系统进行计算，证明了所提出的方法的准确性。然后，该理论被应用到研究的激发传递动力学在光合色素-蛋白质Fenna-Matthews-Olson（FMO）聚集体使用德拜谱密度和从早期的分子动力学模拟包含强振动的高频模式得到的谱密度。结果表明，FMO体系中的激发转移时间受振动模式的影响，但转移途径保持不变。
2014-01-14 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Excitation Transfer in an Artificial Photosynthetic Light-Harvesting System
本文解析推导了人工光合光捕获系统中激发转移效率，发现弱耦合下近乎完美单激发转移，强耦合下效率超90%，并识别出高转移效率的三个关键因素，为仿生太阳能设备提供理论框架。
2025-04-21 physics.chem-ph quant-ph
Excitation energy transfer: Study with non-Markovian dynamics
本文研究了一个模拟光合作用系统中发色团间激发能转移（EET）模型的非马尔可夫动力学。采用数值路径积分方法。该方法考虑了环境因素的非马尔可夫效应，在求解系统动力学问题时不需要摄动近似。这意味着相干性通过延长转移时间而不是提高EET的转移速率来帮助发色团之间的EET。特别是，非马尔可夫环境大大提高了EET在光合作用系统中的效率。
2010-11-30 cond-mat.other physics.bio-ph physics.chem-ph
Multistep reversible excitation transfer in a multicomponent rigid solution: I. Calculation of steady-state and time-resolved fluorescence intensities
本文利用矩阵运算改进并推导了多组分刚性溶液中稳态及时间分辨荧光强度的表达式，系统考虑了内部滤光、多步辐射传递、反向传递及量子产率变化等因素。
2025-06-06 cond-mat.other physics.chem-ph
Excitation energy transfer rates: comparison of approximate methods to the exact solution
本文用精确的HEOM方法和文献中常用的各种近似方法，即Förster方法、Redfield方法、修正的Redfield方法和变分主方程，计算了光合复合物中的激发能传递速率。速率进行评估的情况下，一个简单的二聚体和三聚体光合复合物，其特征在于由德鲁德-洛伦兹谱密度的振动环境。比较近似速率的确切的，我们已经证实了近似方法的有效性在适当的范围内，然而，这些限制往往是很好的参数范围外，在真正的光合复合物的动态相关。
2014-05-16 physics.chem-ph quant-ph
Vibration-assisted coherent excitation energy transfer in a detuning system
研究了振动运动在激发能传递过程中的作用。结果表明，当施主和受主之间的失谐量等于振动模的本征频率时，杂化系统中出现了强相干转移，能量可以更有效地转移到受主中。分别研究了施主和受主与振动模耦合的三种情况。我们发现，两个不同的传输通道之间的量子干涉通过振动模式可以影响系统的动力学显着。
2014-12-16 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Calculation of coherences in Foerster and modified Redfield theories of excitation energy transfer
Foerster理论和修正的Redfield理论在描述分子体系中的激发能转移中起着核心作用。然而，在目前的状态下，这些理论仅分别描述了局域电子激发或离域激子本征态的布居动力学，即，对应表示中的密度矩阵的对角元素。它们没有给出传播密度矩阵（相干矩阵）的非对角元素的规定。这通常被认为是这些理论的局限性。在这里，我们推导出公式的动态的凝聚力的框架内的Foerster和修改的Redfield理论，从而消除了这一限制。这些公式提供了良好的对应关系，根据运动的分层方程的数值精确计算。此外，我们表明，即使在标准的Redfield理论的适用范围内，在修改后的Redfield理论的框架中推导出的相干性的公式，在某些情况下，提供更精确的结果。
2019-02-01 physics.chem-ph quant-ph
Influence of pigment-protein coupling on excitation energy transfer in FMO complex
为了解释实验观察到的Fenna-Matthews-Olson（FMO）复合物中高效激发能传递（EET）过程的振荡动力学，大多数理论模型假设细菌叶绿素a（BChla）位点周围的蛋白质环境相同，这与FMO复合物的结构分析相矛盾。使用不同的值的色素-蛋白质耦合不同的BChla网站，测量的绝热极限的电子转移，我们从理论上研究的影响，不均匀的本地蛋白质环境的激发能转移。通过采用非马尔可夫主方程，我们证明了非对称的系统-浴耦合导致的结果与实验观察一致。量子动力学模拟表明，关联泛函在长时间尺度上保持了激发态的振荡。此外，不同的BChla网站有不对称的时间尺度的振荡的激发，由于不均匀的色素-蛋白质耦合也。
2018-01-25 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Energy Transfer Mechanism Under Incoherent Light Excitation in noisy Environments: Memory Effects in Efficiency Control
本研究采用Kubo量子随机刘维尔方程纳入记忆效应，探究噪声环境中非相干光激发下的能量转移机制，揭示了非马尔可夫到马尔可夫区过渡中效率的变化规律及效率对位点能量异质性的非单调依赖关系。
2024-04-13 cond-mat.other physics.bio-ph physics.chem-ph
Charge Transfer Excitation Energies From Ground State Density Functional Theory Calculations
以高精度和低计算成本计算电荷转移（CT）激发能是一项具有挑战性的任务。Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）由于其高效性和精确性，在描述基态问题上取得了巨大的成功。为了扩展到激发态的问题，我们的小组最近展示了一种方法，具有良好的数值结果来计算低位和里德堡激发能的$N$ -电子系统从基态KS或广义KS计算的$(N-1)$-电子系统通过其轨道能量。在目前的工作中，我们进一步探索相同的方法来描述CT激发。从这项工作的数值结果表明，传统的密度泛函近似（DFAs）的性能不如CT激发为其他激发，由于离域误差。应用定域轨道标度校正（LOSC）到传统的DFAs，最近开发的方法，在我们的小组，以有效地减少离域误差，可以改善结果。总的来说，这种方法的性能优于时间相关DFT（TDDFT）与传统的DFA。此外，它表明，从LOSC-DFAs在这种方法达到类似的精度与其他方法，如$Δ$ SCF，$G_0W_0$与Bethe-Salpeter方程，粒子-粒子无规相位近似，甚至高层次的波函数方法，如CC 2。我们的分析表明，正确的$1/R$趋势CT激励可以捕获从LOSC-DFA计算，强调最小的离域误差的DFA的应用程序是必不可少的，在这种方法。这为从基态密度泛函理论计算CT激发能提供了一种有效的方法。
2019-03-20 physics.chem-ph quant-ph
Assessment of asymptotically corrected model potential scheme for charge-transfer-like excitations in oligoacenes
我们研究了渐近校正模型势方案的性能上的两个最低单重态激发能的并苯与不同数量的线性稠合苯环（最多5），采用实时依赖时间的密度泛函理论和线性响应依赖时间的密度泛函理论的频域配方。将计算结果与实验数据和长程修正杂化泛函及其它方法的计算结果进行了比较。长程校正的混合计划被证明优于渐近校正的模型潜在的电荷转移类激发计划。
2014-08-14 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Finite-Size Corrections to the Excitation Energy Transfer in a Massless Scalar Interaction Model
研究了两分子间交换无质量标量粒子的简单模型的激发能转移。我们表明，有限尺寸效应出现在EET的相互作用能由于重叠的量子波在一个很短的时间间隔。这种效应产生了对费米黄金法则的有限尺寸修正，并修改了福斯特机制中标准公式的EET概率。修正项来自共振能区以外的跃迁模，大大提高了EET几率。
2017-05-30 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Theoretical characterization of excitation energy transfer in chlorosome light-harvesting antennae from green sulfur bacteria
绿色体是最大和最有效的天然捕光天线系统。它们含有成千上万的色素分子-细菌叶绿素（BChls）-它们被组织成超分子聚集体，并形成一个非常有效的网络，用于激子能量迁移。在这里，我们提出了一个理论研究的激发能转移（EET）的基础上的分子组装的实验证据。整个天线的激子动力学模型结合了激子波函数的随机时间传播与超分子结构的分子动力学模拟，和激发态的电子结构计算。模拟结果揭示了EET在叶绿体的详细图片。相干能量转移仅在初始激发后的前50 fs才有意义，激子的波状运动在100 fs时完全阻尼。随后，非相干能量转移的特征时间常数从1 ps到几十ps不等。我们分配的时间尺度的EET特定的物理过程，通过比较我们的结果与时间分辨光谱实验获得的数据。
2013-07-01 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Effects of Herzberg--Teller vibronic coupling on coherent excitation energy transfer
本文通过对激子模型系统的精确耗散运动方程（DEOM）计算，研究了非康登电子振动耦合对激发能转移量子相干性的影响.场触发的激发能转移动力学和二维相干光谱模拟的Condon和非Condon振动耦合。我们的结果清楚地表明，非康登电子振动耦合增强的动态电子振动能量转移，并提高了总的系统和浴量子相干性。此外，非康登效应的混合浴动力学丰富了理论计算，并进一步揭示了实验非线性光谱的解释。
2016-09-13 physics.chem-ph
Excitation energy transfer efficiency: equivalence of transient and stationary setting and the absence of non-Markovian effects
我们分析了瞬态和稳态条件下光合复合体中激发能传递的效率。在瞬态设置的吸收过程被建模为一个单独的事件，导致随后的松弛动力学。在稳态条件下，吸收是一个连续的稳态过程，导致非平衡稳态。我们表明，就效率而言，这两种设置可以被认为是相同的，因为它们导致几乎相同的效率。我们还表明，非马尔可夫性对所产生的效率没有影响，即，相应的马尔可夫动力学导致相同的效率。而且，如果将动力学映射到适当的经典速率方程上，可以得到与量子情形相同的效率。
2013-04-11 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Charge transfer excitations from exact and approximate ensemble Kohn-Sham theory
通过研究一个精确可解的一维分子模型的最低激发态，我们证明了Kohn-Sham系综的分量可以用来描述电荷转移。此外，我们通过使用最近制定的系综Hartree交换理论[Gould和Pittalis，Phys. Rev. Lett. 119，243001（2017）]。值得注意的是，我们的研究结果表明，三重激发准确地复制在所有情况下测试的解离曲线，即使在系统中的基态能量是穷人由于强的静态相关性。单重态激发表现出较大的偏差，从精确的结果，但仍然半定量地再现。
2018-01-19 physics.chem-ph
Environmental correlation effects on excitation energy transfer in photosynthetic light harvesting
最近几项关于光合捕光复合物中能量转移的研究揭示了这些开放量子系统中相干和退相干动态对整体转移效率的贡献之间的微妙相互作用。在这项工作中，我们系统地调查的时间和空间相关性的影响，在环境波动的激发运输的芬娜-马修斯-奥尔森光合复合体。我们证明了相关性的确切性质可以对光捕获的效率产生很大的影响。特别是，我们发现，（i）空间相关性可以增强相干性的网站的基础，而在同一时间减慢运输，和（ii）运输的整体效率是优化在一个有限的时间相关性，产生最大的重叠之间的环境功率谱和激子的能量差，这反过来又导致增强激子状态之间的转换驱动。
2011-02-20 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Excitons: Energetics and spatio-temporal dynamics
Queens College, City University of New York（纽约市立大学皇后学院）；Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院）；Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Institute of Chemistry, Academia Sinica（中央研究院化学研究所）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文综述了激子在复杂系统中的能量学与时空动力学研究，探讨了其在纳米材料、多色基大分子等复杂结构中的行为及影响因素。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Excitation energy transfer in light-harvesting system: Effect of initial state
捕光是一个长期感兴趣的问题。近年来，由于能量输运中的量子效应的提出，量子力学又重新活跃起来。最近的实验发现BChla 1和BChla 6是FMO蛋白中最先被激发的，然而理论研究大多局限于BChla 1中的激子。在本文中，我们研究了FMO复合物中的能量输运，考虑到不同的初始状态。最优化的退相干率最大的传输效率。讨论了能量转移效率与初始状态的关系。波动的网站能量和耦合的影响也进行了研究。
2012-03-01 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Short to long-range charge-transfer excitations in the zincbacteriochlorin-bacteriochlorin complex: a Bethe-Salpeter study
我们使用Bethe-Salpeter公式研究了典型的光合复合物zincbacteriochlorinbacteriochlorin二分体的激发能。在与标准的含时密度泛函理论计算（半）本地内核的巨大对比，电荷转移激发正确地位于分子内Q带跃迁被发现与实验非常一致。此外，渐近库仑行为对真正的准粒子在长距离的电荷转移激发的间隙是正确的再现，表明本方案允许研究具有相同的精度在不同的空间范围和屏蔽环境中的分子内和电荷转移激发没有任何可调参数。
2012-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Resonance energy transfer from a fluorescent dye molecule to plasmon and electron-hole excitations of a metal nanoparticle
我们研究了染料分子到金属纳米粒子的电子激发能转移速率的距离依赖性。使用球形的jeltron模型，我们评估的速率对应于l = 1，2和3模式的纳米粒子的激发。我们的计算同时考虑了电子-空穴对和纳米粒子的等离子体激元激发。在大距离下，该速率遵循传统的R^-6依赖性，而在较短距离下，则观察到与此行为的微小偏差。在杰尔夫模型的框架内，不可能将实验观察到的速率对d^-4的依赖性归因于等离子体激元或电子-氢对激发的能量转移。
2007-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Coherent excitation energy transfer in model photosynthetic reaction center: Effects of non-Markovian quantum environment
激发能传递（EET）和电子传递（ET）是光合作用过程中的重要环节。实际上，光合反应中心构成了一个EET和ET的开放量子系统，它体现了色素、太阳光和声子浴的相互作用。到目前为止，理论研究主要基于马尔可夫条件下的主方程方法。非马尔可夫环境效应可能起着至关重要的作用，但尚未得到充分考虑。在这项工作中，我们提出了一个混合动态的方法来调查这个开放系统。声子浴的影响用精确耗散运动方程（DEOM）处理，光子浴的影响用Lindblad主方程处理。具体而言，我们探讨了非马尔可夫量子声子浴对相干转移动力学的影响及其对电流-电压行为的操纵。与完全马尔可夫林德布拉德方程和经典环境描述的结果不同，混合DEOM-Lindblad模拟显示了高达几百飞秒的传输相干性以及相应的环境操纵效应.这些非马尔可夫量子相干效应可以推广到更复杂和现实的系统中，并有助于有机光伏器件的设计。
2022-08-08 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Mapping Charge-Transfer Excitations in Bacteriochlorophyll Dimers from First Principles
本文基于第一性原理数值模拟，以细菌叶绿体二聚体为模型，系统研究分子间耦合、距离、取向及振动对电荷转移激发的影响，为光活性分子设计提供规则并强调其在激发态模型中的重要性。
2023-04-09 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Coherence and its Role in Excitation Energy Transfer in Fenna-Mathews-Olson Complex
我们发现，不同的细菌叶绿素a（BChla）网站之间的Fenna-Mathews-Olson复杂的相干性是一个重要的成分，激发能转移不同网站之间。相干性使激发能离域，导致稳态时激发能在所有BChla位点之间重新分布。我们进一步证明了系统在稳态下保持部分相干。在我们对非马尔可夫密度矩阵方程的数值模拟中，我们同时考虑了蛋白质环境的不均匀性和主动振动模式的影响。
2017-08-02 physics.bio-ph physics.chem-ph
Background-free measurement of exciton-exciton annihilation by two-quantum fluorescence-detected pump-probe spectroscopy
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）
本文提出双量子荧光检测泵浦-探测光谱用于研究多体系统中超快多粒子相互作用，通过脉冲整形和相位循环技术同时获取双量子和单量子信号，消除非相干混叠背景，应用于squaraine异二聚体和共聚物以展示去除非相干混叠的效果。
2026-05-12 physics.chem-ph physics.optics
Charge transfer excitations from excited state Hartree-Fock subsequent minimization scheme
光诱导电荷转移过程在新型光伏现象和光伏器件中起着关键作用。因此，从头算方法的发展，允许一个准确的和计算成本低廉的治疗电荷转移激发是一个话题，现在吸引了很多科学的关注。在本文中，我们扩展了最近介绍的单激励和双激励（M。塔西岛Theophilou和S. Thanos，国际量子化学杂志，(113)，690（2013），M.塔西岛Theophilou和S.（138），124107（2013）），以允许描述分子间电荷转移激发。我们描述了一种激发，其中电子从施主系统转移到受主系统，保持激发态与基态正交，避免变分崩溃。这些条件是通过将Hartree-Fock（HF）基态轨道所跨越的空间分解为四个子空间来实现的：位于供体分子区域的占据轨道所跨越的子空间、对应于受体分子的占据轨道所跨越的子空间以及分别位于供体和受体附近的虚轨道所跨越的两个子空间。接下来，我们创建一个斯莱特行列式，其中空穴在施主的占据轨道的子空间中，粒子在受主的虚子空间中。随后，我们通过最小化相应子空间中的HF能量泛函来优化空穴和粒子。最后，我们测试我们的方法，通过计算最低的电荷转移激发能为一组四氰基乙烯-烃类配合物，已被用作测试集，这种激发。
2014-04-07 physics.chem-ph
Dynamics and quantumness of excitation energy transfer through a complex quantum network
了解有机系统中高效和稳健的能量转移机制为我们提供了人工系统优化设计的新见解。在本文中，我们探讨了激发能转移（EET）通过一个复杂的量子网络由一个玩具模型组成的三个网站耦合到环境的动力学。我们研究了相干演化和噪声诱导的退相干如何共同作用以达到有效的EET，并说明了附加到EET中的耦合常数的相位因子的作用。通过比较马尔可夫动力学与非马尔可夫动力学的差异，讨论了环境和系统空间结构对EET动力学和效率的影响。给出了激子在系统中传输的直观图象。利用简单模型，我们证明了EET效率在环境影响下的鲁棒性，并阐明了量子相干性在EET中的重要作用。我们进一步用{ \it quantumness}研究了EET动力学的量子特性，从一个新的角度说明了量子相干性的重要性。我们计算了EET中的能流及其量子度，给出了不同系统参数下的结果并进行了讨论。
2015-05-07 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Vibration-assisted resonance in photosynthetic excitation energy transfer
理解自然光合能量收集系统的有效性如何从量子相干性和环境噪声之间的相互作用中产生，这对量子理论来说是一个重大挑战。最近人们开始认识到，离散的分子振动模式可能在这类系统的动力学中起重要作用。作为一种替代计算要求高的数值方法，我们提出了一个微观机制，分子内的振动有助于能量转移的效率和方向性。激发的振动态通过系统产生共振路径，支持快速有效的能量传输。振动阻尼与分子能级的自然下坡排列一起给予能量流内在的方向性。分析和数值计算结果表明，显着增强的能量传输的效率和方向性，可以直接关系到振动和激子能级之间的共振的存在。
2013-10-16 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Theoretical study of the excitation function in the CN + C2H6 hydrogen transfer reaction. Effect of vibrational excitation
本文通过准经典轨线计算研究了 CN + C2H6 氢转移反应的激发函数，发现其 V 形特征源于低能区碰撞参数增大，并揭示了伸缩与弯曲模式振动激发对反应动力学的影响。
2024-05-03 physics.chem-ph
Double-excitation manifold's effect on exciton transfer dynamics and the efficiency of coherent light harvesting
自然光捕获系统的效率在很大程度上取决于它们在复合之前将激发从天线转移到能量捕获中心的能力。激子扩散长度类似地限制有机光致发光，并且需要本体异质结结构。通过天线内的子单元之间的相干耦合实现的暗态保护可以显著减少辐射复合并提高能量捕获的效率。在这项工作中，我们扩展了暗态的概念，双激发流形通过研究的动力学流的激发。我们发现最低的双激发态具有最小的振子强度，但从更高的双激发到这种状态的弛豫可以相对较快，使得最低的双激发态可以作为动态暗态，保护激发免受辐射复合。这种机制对拓扑结构敏感，并且对于链和环结构的操作不同，同时当天线的尺寸增加时，在两种几何结构中变得更加明显。当考虑激子-激子湮灭（EEA）机制时，双激发态布居数迅速耗尽，动力学发生剧烈变化。然而，效率和输出功率仍然与单独使用单激励歧管计算的效率和输出功率有显着差异，证明考虑双激励歧管的必要性。值得注意的是，在某些情况下，EEA甚至可以通过将种群从双激发暗态降低到单激发流形来提高整体光捕获效率。
2018-08-20 physics.chem-ph
Interplay between Intra- and Intermolecular Charge Transfer in the Optical Excitations of J-Aggregates
在基于密度泛函理论和多体微扰理论的第一性原理研究中，我们通过研究推拉有机染料形成的J-聚集体的电子和光学性质，解决了分子内和分子间相互作用之间的相互作用。我们发现，最强烈的激发主导的光谱开始的聚集，即，J-带显示出分子内电荷转移和分子间电荷转移的组合，分子内电荷转移来自构成染料的推拉特性，分子间电荷转移归因于密集的分子堆积。我们还表明，存在一个纯的分子间电荷转移激发内的J-带，这是预计将发挥相关的J-聚集体的发射性能的作用。我们的研究结果揭示了J-聚集体光激发的微观特征，为进一步理解有机半导体中集体激发的本质提供了新的视角。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Charge transfer excitations with range separated functionals using improved virtual orbitals
我们提出了一个实现的距离分离泛函利用Slater功能的网格在现实空间中的投影增广波方法。求解屏蔽的Poisson方程以计算笛卡尔网格上必要的屏蔽交换积分。对现有文献的实施进行了验证，并适用于电荷转移激发的描述。我们发现非常缓慢的收敛计算内的线性响应依赖于时间的密度泛函理论和未占用轨道的规范Fock运营商。收敛性可以通过使用Huzinaga的虚轨道来大大改善。此外，这种组合使得能够通过基态计算精确地确定长程电荷转移激发。
2018-03-22 physics.chem-ph physics.comp-ph
Excitation-assisted nonadiabatic charge-transfer reaction in a mixed atom-ion system
中性离子系统特有的一个重要物理过程是电荷转移（CT）反应。在这里，我们提出了测量和模型CT过程之间的共同捕获的超冷Ca原子和Yb离子在良好的控制条件下。理论分析揭示了三种反应机制的存在时，激光从磁光阱（MOT）和一个额外的催化剂激光。第二条途径除了涉及MOT中存在的激发态Ca粒子数的直接CT外，还受MOT诱导的CT控制，而第三条途径主要涉及额外的红失谐激光。
2019-01-25 physics.chem-ph
Measuring excitation-energy transfer with a real-time time-dependent density functional theory approach
我们在开放量子系统框架下，利用测量过程研究了超分子体系中电子激发的时间。该方法是基于随机薛定谔方程，并使用含时密度泛函理论（TDDFT）的哈密顿量。它在TDDFT水平上处理电子结构性质和分子间耦合，同时通过耦合到密度偶极矩的浴算符开辟了描述耗散和弛豫的途径。在我们的研究中，我们发现，在超分子设置的电子结构的小偏差从完美的共振情况下只有很小的影响的激发能转移的途径，从而导致类似的转移时间。然而，相当大的缺陷导致能量传播的显著减缓。
2013-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Transfer learning of GW-Bethe-Salpeter Equation excitation energies
Department of Chemistry and Pharmaceutical Sciences, Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学化学与制药科学学院）
本文通过迁移学习方法，利用预训练的图神经网络在有限的高保真数据下提升对准粒子和激发能的预测精度，扩展多体预测的化学空间范围。
2025-12-12 physics.chem-ph
Excitation Energy Transfer between Porphyrin Dyes on a Clay Surface: A study employing Multifidelity Machine Learning
本研究通过多保真度机器学习结合QM/MM方法，模拟卟啉在黏土表面的激发能转移，利用640K几何构型预测激发能，证明卟啉-黏土系统可作为高效能量转移系统。
2025-01-20 physics.chem-ph
Fast and Accurate Charge Transfer Excitations via Nested Aufbau Suppressed Coupled Cluster
本文提出嵌套小规模耦合簇的 Aufbau 抑制二阶微扰方法，将电荷转移激发计算标度由迭代 N^6 降至 N^5 加 N^3，并在百原子体系中保持高精度。
2025-07-24 physics.chem-ph
Machine Learning for Quantum Dynamics: Deep Learning of Excitation Energy Transfer Properties
理解光捕获系统的结构和它们的激发能传递性质之间的关系在包括下一代光致发光学的开发的许多应用中具有根本重要性。光合作用中的自然光捕获显示出显著的激发能传递特性，这表明色素-蛋白质复合物可以作为设计自然启发装置的蓝图。对能量传输动力学的机理性见解可以通过利用数值涉及的传播方案（例如分层运动方程（HEOM））来获得。然而，由于颜料数量的不利缩放，求解这些方程在计算上是昂贵的。因此，虚拟高通量筛选，这已成为一个强大的工具，在材料发现，是不太容易适用于新的激子器件的搜索。我们建议使用人工神经网络来绕过现有技术的计算限制，探索激子系统中的结构动力学关系。一旦经过训练，我们的神经网络将计算成本降低了几个数量级。我们预测的转移时间和转移效率表现出类似的精度，甚至比经常使用的近似方法，如长期Redfield理论更高
2017-07-20 physics.chem-ph stat.ML
Geometric dependencies of vibronically mediated excitation transfer in rylene dyads
本研究通过光谱实验和振动二聚体模型，揭示了苝二酰亚胺二聚体中激发转移对几何排列的依赖，涵盖Förster输运与强耦合机制。
2018-08-07 physics.chem-ph
Double and Charge-Transfer Excitations in Time-Dependent Density Functional Theory
含时密度泛函理论已经成为计算物理、化学和生物学中光谱和响应性质的首选方法，其系统尺寸缩放使系统的计算比其他方法大得多。虽然越来越复杂和有趣的系统已经成功地解决了相对简单的功能近似，也有越来越多的认识，这些功能往往失败的某些类的近似。我回顾的基本挑战的近似泛函在描述双激发和电荷转移激发，这是两个最常见的障碍，理论应用在一个黑盒子的方式。在同一时间，我描述了近几十年来取得的进展，在开发功能的近似，这些激励提供有用的预测。
2021-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nonequilibrium generalization of Förster-Dexter theory for excitation energy transfer
本文将激发能转移的Förster-Dexter理论推广到由非稳态熔池弛豫引起的短时非平衡动力学。最终的速率表达式表示为时间相关的受激发射和稳态吸收曲线之间的光谱重叠，这使得可以通过实验确定时间相关的速率。对于谐振子浴模型，推导出一个明确的速率表达式，并进行模型计算，以检查的非平衡动力学的依赖性上的激发浴耦合强度和温度。本理论与最近的实验结果和未来可能的理论方向的相关性进行了讨论。
2002-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Triplet Excitation-Energy Transfer Couplings from Subsystem Time-Dependent Density-Functional Theory
本研究基于子系统含时密度泛函理论实现三重态激发能转移耦合计算，对比不同sTDDFT变体后发现NAKE-sTDDFT不适用于TEET，而PbE-sTDDFT及混合嵌入方法可在保证效率的同时准确描述复杂环境中的TEET电子耦合。
2023-12-12 physics.chem-ph physics.comp-ph
Discontinuities of the exchange-correlation kernel and charge-transfer excitations in time-dependent density functional theory
我们确定的关键属性，交换相关（XC）内核的含时密度泛函理论必须有为了描述远程电荷转移激发。我们表明，作为粒子数的函数的XC势的不连续性诱导的XC内核的空间和频率依赖的不连续性，发散为$r\to\infty$。在一个组合的供体-受体系统中，相同的不连续性补偿了受体和供体轨道之间消失的重叠，从而对Kohn-Sham本征值差异产生有限的校正。这种机制是说明一阶库仑相互作用。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Delocalized Electronic Excitations and their Role in Directional Charge Transfer in the Reaction Center of Rhodobacter Sphaeroides
在紫色细菌中，驱动辐射能转化为化学能的基本电荷分离步骤沿着异源二聚体色素蛋白复合物的一个分支（A分支）进行，即反应中心。在这里，我们使用第一性原理含时密度泛函理论（TDDFT）与最佳调谐的距离分离的杂化泛函研究的电子和激发态结构的主要六个色素在\textit{Rhodobacter sphaeroides}的反应中心。通过明确包括氨基酸残基周围的这六个色素在我们的TDDFT计算，我们系统地研究了能量和电荷转移激发的蛋白质环境的影响。我们的计算表明，一个正向的电荷转移到A分支的能量显着低于第一个电荷转移到B分支，与实验观察到的单向电荷转移。我们进一步表明，列入蛋白质环境红移这种激发显着，允许能量转移耦合$Q_x$激发。通过对跃迁和差密度的分析，我们证明了大多数的$Q$带激发在几种色素上都是强烈离域的，并且它们的空间离域和电荷转移特性决定了它们受到热激活分子振动的强烈影响。我们的研究结果表明，在这个细菌的反应中心的电荷转移机制，并铺平了道路，为进一步的第一性原理调查的离域激发态，电子振动耦合之间的相互作用，和蛋白质环境的作用，这个和其他复杂的光捕获系统。
2022-12-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Control of Excitation Energy Transfer in Condensed Phase Molecular Systems by Floquet Engineering
激发能转移（EET）是天然和人工化学系统（包括例如光合复合物和有机太阳能电池）中最重要的过程之一。然而，当供体和受体分子之间的激发能存在大的差异时，EET速率被强烈抑制。在这里，我们证明了分析和数值计算，EET率可以大大提高周期性调制的激发能的差异。EET的增强通过使用这个Floquet工程，其中系统的哈密顿量是周期性的时间依赖性，原来是有效的，即使在存在强烈的波动和耗散诱导的耦合与大量的动态自由度在周围的分子环境。作为EET的Floquet工程的环境的影响，最佳的驱动频率被发现依赖于系统和环境的特征时间尺度的相对幅度与观察到的频率偏移时，从缓慢的环境波动的限制（非均匀加宽限制）的快速波动（均匀加宽限制）。
2018-02-25 cond-mat.quant-gas physics.chem-ph
An Accurate and Linear Scaling Method to Calculate Charge-Transfer Excitation Energies and Diabatic Couplings
量子力学方法，计算速度快，准确的电子激发电荷转移字符尚未提供。在这项工作中，我们提出了一个重要的一步，实现这一目标的电荷转移激发之间发生的非共价键结合的分子。特别地，我们提出了一种与系统中非共价键分子数目成线性关系的方法，该方法基于一种双管齐下的方法：用子系统密度泛函理论的冻结密度嵌入公式得到对称性破缺电荷局域态的分子电子结构;随后，在SCF后计算中，全电子哈密顿量和重叠矩阵元之间的电荷-局域化状态的算法，充分利用子系统DFT密度划分技术进行评估。该方法是对耦合簇计算基准，并实现化学精度为考虑分子间分离的系统，从氢键距离帐篷的nigraphy。数值例子提供的分子团簇由多达56个非共价键结合的分子。
2013-01-11 physics.chem-ph physics.comp-ph
Polarization Resolved Optical Excitation of Charge-Transfer Excitons in PEN:PFP Co-Crystalline Films: Limits of Non-Periodic Modelling
有机给体/受体界面上的电荷转移激子（CTX）被认为是光伏器件中电荷分离的重要中间体。晶体模型系统提供了对这些状态的本质的微观见解，因为它们使微观结构-性质研究成为可能。在这里，我们使用角分辨UV/Vis吸收光谱来表征CTX的结晶并五苯：全氟并五苯（PEN：PFP）膜允许确定这种状态的偏振。这种分析是由第一性原理多体计算的补充，在三维PEN：PFP共晶体上进行，这证实了最低能量的激发是CTX。对双分子团簇进行的类似模拟无法再现这种状态。我们将此失败归因于缺乏长程相互作用和波函数的周期性在这些集群计算，这似乎仍然是一个有效的工具，为本地分子间耦合统治的有机材料的建模性能。
2021-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Efficient cavity-mediated energy transfer between photosynthetic light harvesting complexes from strong to weak coupling regime
本研究针对光合捕光复合物间激发能转移的调控需求，实验证明Fabry-Perot光学微腔可增强LH2复合物间的能量转移，且该效应在强弱耦合区域均存在，为人工光合系统提供了新工具。
2025-02-14 physics.chem-ph physics.optics
Earth Mover's Distance as a metric to evaluate the extent of charge transfer in excitations using discretized real-space densities
本研究提出基于Earth Mover's Distance的新型度量$μ^{\text{EMD}}$，仅用离散实空间电子密度量化分子激发的密度偏移，适用于各类激发态表征，还可用于预测纯交换-相关泛函的失效。
2023-10-07 physics.chem-ph physics.comp-ph
