Long-lived electron spin coherence in Ga-doped crystals at room temperature
利用时间分辨法拉第旋转谱和克尔旋转谱研究了Ga掺杂ZnO单晶中的电子自旋动力学。发现了具有两个退相过程的长寿命自旋相干，其特征时间在室温下可达5.2 ns。通过测量激光波长和温度的关系，将室温长寿命自旋信号归因于局域电子。自旋退相（弛豫）过程与横向（纵向）磁场无关，表明自旋退相不是由g因子不均匀性和电子-核超精细相互作用引起的。结果表明，这两个自旋退相过程都是由两种局域电子引起的，它们都是由相邻局域电子之间的各向异性交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用所支配的.
2021-03-02 physics.chem-ph physics.optics
Long-lived quasi-stationary coherences in V-type system driven by incoherent light
我们提出了一个理论研究的噪声诱导的量子相干性在一个模型的三能级V型系统与非相干辐射，一个重要的原型广泛的物理系统，从囚禁离子到生物分子和量子点。通过求解V型系统的量子光学运动方程，我们得到了噪声诱导相干态的解析表达式，并证明了它们在大激发能级间距$Δ$（$Δ/γ\gg 1$，其中$γ$是辐射衰减率）的极限下表现出振荡行为.最值得注意的是，我们发现，在相反的限制小的水平间距$Δ/γ\ll 1$，适合于大分子，（a）cohesive可以生存任意长的时间$τ=(2/γ) (Δ/γ)^{-2}$，最终衰减到零之前，和（b）cohesive在短时间内可以是大量的。我们进一步表明，长寿命的相干性可以对环境松弛和退相干鲁棒，并讨论了量子热机的设计和生物系统的非相干光激发的影响。
2014-07-17 physics.chem-ph quant-ph
Long-Lived Electronic Coherence in Dissipative Exciton-Dynamics of Light-Harvesting Complexes
在环境温度下的生物光捕获复合物的光谱中观察到的振荡信号的流行导致了对支持在嘈杂环境中通过较大分子的相干传输的机制的搜索。我们展示了一个通用的机制，支持持久的电子相干高达0.3 ps的温度为277 K。该机制依赖于频谱密度的两个属性：（i）一个大的耗散耦合到一个连续的高频振动所需的有效的传输和（ii）在零频率的频谱密度的小斜率。
2012-07-26 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Vibronic origin of long-lived coherence in an artificial molecular light harvester
自然和人工光收集过程最近获得了新的兴趣。生物系统的光谱信号中的持久相干性的签名已经被反复观察到，尽管它们的起源是一个正在进行的辩论的问题，因为目前还不清楚如何避免由于与这种系统中的噪声环境的相互作用而导致的相干性损失。在这里，我们报告的实验和理论验证的相干激子振动（电子振动）耦合的起源持久的相干性在人工光收获机，分子J-聚集。在这个宏观对齐的管状系统中，偏振控制2D光谱提供了一个不拥挤和特定的光学响应，作为深入理论描述的理想基础。我们推导出的解析表达式表明，在一般条件下，电子振动耦合导致延长激发态相干。
2015-07-12 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Origin of long-lived oscillations in 2D-spectra of a Quantum Vibronic Model: Electronic vs Vibrational coherence
我们表明，激子和振动运动的耦合在生物复合物可以提供机制来解释长寿命的振荡，已获得在非线性光谱信号的不同光合色素蛋白质复合物，我们讨论了激子与纯振动成分对这些振荡功能的贡献。考虑到二聚体模型耦合到一个结构化的谱密度，我们讨论了电子-声子动力学的基本方面，并通过分别分析不同的贡献的非线性信号，我们表明，对于现实的参数制度纯粹的电子相干性是相同的顺序作为纯粹的振动相干的电子基态。此外，我们展示了后者如何依赖于激子相互作用来体现。这些结果链接最近提出的微观，非平衡机制，以支持在环境温度下的长寿命的连贯性与实际的实验观察的振荡行为，使用2D光子回波技术，以证实电子和振动自由度的相互作用的光捕获聚集体的动态的根本重要性。
2013-09-02 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Atomistic study of the long-lived quantum coherences in the Fenna-Matthews-Olson complex
在生物光合作用系统中，电子能量传递过程中出现的长寿命量子相干性的物理起源已被大量的理论研究所阐明。虽然在许多方面是成功的，但几个广泛使用的描述仅包括蛋白质-发色团相互作用的有效处理。在这项工作中，通过结合全原子分子动力学模拟，含时密度泛函理论，和开放量子系统的方法，我们成功地模拟了Fenna-Matthews-Olson色素-蛋白质复合物的电子能量转移的动力学。由此得到的布居数特征拍频和量子相干性与实验结果和层次运动方程方法符合得很好。在两个不同的温度下，实验的吸收，线性和圆二色性光谱和退相速率恢复。此外，我们提供了一个扩展我们的方法，包括零点波动的振动环境。因此，这项工作提出了第一个步骤来解释激子量子相干性在光合捕光复合物的原子和分子描述的基础上的作用。
2011-12-09 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Nature does not rely on long-lived electronic quantum coherence for photosynthetic energy transfer
在光合作用的第一步骤期间，撞击太阳光子的能量被转换成捕光生物分子复合物的电子激发能。随后的能量转移到反应中心被理解为激子准粒子，其在小于100飞秒（fs）的典型时间尺度上在生物分子位点的网格上移动。自量子力学早期以来，这种能量转移被描述为具有经典占位概率的非相干福斯特跳跃，但具有量子力学确定的速率常数。这一正统的观点受到了芬纳-马修斯-奥尔森蛋白质超快光谱实验的挑战，在该实验中，报道了高达1.5皮秒的干涉振荡信号，并将其解释为异常长寿的电子量子相干性的直接证据。在这里，我们表明，在环境温度下的水溶液中的光学二维光子回波光谱的复杂的不提供任何长寿命的电子量子相干性的证据，但确认正统的观点，迅速衰减的电子量子相干性的时间尺度为60 fs。我们的研究结果没有暗示电子量子相干性在真正的光活性生物分子复合物中起任何生物功能作用。由于这种天然能量转移复合物相当小，并且具有结构明确的蛋白质，细菌叶绿素之间的距离与其他捕光复合物相当，我们预计这一发现是普遍的，并直接适用于更大的光活性生物分子复合物。
2016-10-26 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
The role of geometric phase in the formation of electronic coherences at conical intersections
在圆锥形交叉处直接观察非绝热动力学是分子物理学的一个长期目标。新的时间分辨光谱已经被提出，它对由激发态波包通过圆锥相交区域引起的电子相干性敏感。在这里，我们表明，列入几何相位效应，及其表现形式，是必不可少的瞬态电子相干，可能会或可能不会发展的正确描述。对于不同对称性的电子态，电子相干性被几何相位抑制。相反，对于相同对称性的状态，可观的电子相干性是可能的，但它们的大小取决于地形和方向的方法的圆锥形交叉。这些一般性的结果有后果的所有研究的电子相干在圆锥路口。
2020-11-13 physics.chem-ph
Electronic Coherences in Molecules: The Projected Nuclear Quantum Momentum as a Hidden Agent
本研究识别出投影核量子动量这一关键量子力学特征，证明基于精确分解的方法能正确捕捉分子中的电子相干性及其空间依赖性，克服了传统轨迹方案的局限。
2024-11-12 physics.chem-ph
Simulating electronic coherences induced by conical intersections using MASH: Application to attosecond X-ray spectroscopy
本文通过轨迹模拟对比MASH与标准面跳跃方法，证明MASH能在相同计算成本下准确捕捉锥形交叉附近的电子相干性，为TRUECARS等新型阿秒X射线光谱技术提供了可靠的模拟工具。
2025-05-08 physics.chem-ph
Diversity of coherences and origin of electronic transitions of supermolecular nanoring
量子相干性与复杂分子体系的光化学功能密切相关。电子和/或振动相干性的共存和混合，而从来没有明确的实验确定，已被提出负责这种现象。多维光谱分析的合成带状分子六卟啉纳米环与内模板清楚地显示了巨大的多样性，可分离的电子，振动和混合cohesive和他们的合作塑造的光学响应。结果产生明确的电子和振动态的分配，估计的激发转移速率，和退相干时间。理论研究证明，纳米环激发光谱的激发动力学和光谱特征的复杂性是由于循环对称性、小的几何变形和电子振动耦合的综合作用。
2015-03-04 physics.chem-ph
Towards attochemistry: Control of nuclear motion through conical intersections and electronic coherences
采用两态双模线性耦合模型，研究了核动力学和锥形交叉对电子相干性的影响。使用多组态含时Hartree方法（MCTDH）进行精确的量子动力学计算。研究发现，在靠近Franck-Condon点处存在非绝热耦合，可以在一定程度上保持电子相干性。此外，还讨论了在光电离过程中，通过在电子态之间压印相对相位来控制原子核波包的可能性。结果表明，当相干电子波包通过圆锥形交叉点时，核波包的转向是可能的。因此，接近弗兰克-康登点的圆锥形交点是控制的必要先决条件，为原子化提供了一条清晰的道路。
2018-08-21 physics.chem-ph
Search for long lasting electronic coherence using on-the-fly ab initio semiclassical dynamics
结合从头算电子结构与即时半经典动力学方法，大规模扫描小多原子分子，发现多数分子外层价电离后的电子相干性在几飞秒内被阻尼，但报告了几种相干性长达10 fs的未探索分子，并对部分分子进行了全维耦合模拟。
2021-10-26 physics.chem-ph
Long-lived quantum coherence in photosynthetic complexes at physiological temperature
光合天线复合体通过将激发转移到反应中心来捕获和集中太阳辐射，反应中心将来自光子的能量存储在化学键中。这个过程以近乎完美的量子效率发生。最近在低温下的实验已经揭示了相干能量转移--一种波状转移机制--发生在许多光合色素-蛋白质复合物中（1-4）。使用Fenna-Matthews-Olson天线复合体（FMO）作为模型系统，结合非相干和相干传输以及热失相的理论研究预测，环境辅助的量子传输效率在生理温度附近达到峰值;这些研究进一步表明，该过程相当于量子随机行走算法（5-8）。该理论要求在室温下具有长寿命的量子相干性，这在FMO中从未观察到。在这里，我们提出的第一个证据表明，量子相干性生存在FMO在生理温度至少300 fs，足够长的时间来执行一个基本的量子计算操作。这一数据证明，在77 K下发现的波浪状能量传递过程与生物功能直接相关。在显微镜下，我们将这种长的相干寿命归因于包裹发色团的蛋白质基质内的相关运动，并且我们发现蛋白质提供的保护程度在77 K和277 K之间似乎是恒定的。蛋白质塑造能量景观，并介导有效的能量转移，尽管热波动。在这些条件下，动态无序系统中量子相干性的持久性表明了一种新的仿生策略，用于设计可以在高温下运行的专用量子计算设备。
2010-01-28 physics.bio-ph 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
Distinguishing electronic and vibronic coherence in 2D spectra by their temperature dependence
叶绿素二维光谱的长寿命振荡是一个正在进行的辩论的核心。它们的物理起源是多色素效应，例如激子相干性，或者主要源于局部振动。在目前的工作中，我们分析了对角和交叉峰振荡之间测量的相对相位差的区别特性。虽然当峰值重叠时，两种情景之间的直接区别变得模糊，但它们对温度的敏感性提供了更有力的论据。我们发现，振动（电子振动）振荡改变相对相位与温度，而电子振荡只有微弱的依赖。这突出表明，相对相位差作为温度的函数的研究提供了一个明确的和容易获得的方法来区分振动和电子相干。
2013-11-13 physics.chem-ph
Towards a correct description of initial electronic coherence in nonadiabatic dynamics simulations
针对常用非绝热动力学方法无法描述初始电子相干性、高精度方法计算成本高的问题，本研究通过在半经典映射框架下引入电子相空间初始采样和正确可观测量度量，实现了基于独立轨迹系综方法对初始电子相干性的正确描述。
2024-08-18 physics.chem-ph
Efficient Semiclassical Evaluation of Electronic Coherences in Polyatomic Molecules
本文综述一种结合从头算在线电子结构模拟与半经典核波包动力学的方法，用于高效评估多原子分子中与核运动耦合的电子相干性，并揭示其退相干与恢复机制。
2022-04-28 physics.chem-ph
On the preservation of coherence in the electronic wavepacket of a neutral and rigid polyatomic molecule
我们提出了各种类型的约化模型，包括五个振动模式和三个电子态的吡嗪分子，以研究在一个刚性和中性系统的电子相干的寿命。利用超快光抽运基态（1 1 A g），制备了1 1 B2 u和1 1 B1 u两个明亮激发态的相干叠加态，揭示了核运动对激光脉冲诱导的电子相干性保持的影响.更具体地说，考虑了两个方面：势能面的非谐性和跃迁偶极矩（TDM）相对于核坐标的依赖性。为此，我们定义了一个理想的模型，通过三个近似：（i）只有五个完全对称的模式移动，（ii）对应于非耦合谐振子，（iii）从基态电子态到两个亮态的TDM是恒定的（弗兰克-康登近似）。然后，我们解除第二和第三近似考虑，第一，非谐性的影响，第二，坐标依赖的TDM（一阶赫兹伯格-泰勒贡献）的影响，第三，两者兼而有之。我们详细的量子动力学数值研究证实了电子相干性的长期恢复，即使是最现实的模型。
2020-05-06 physics.chem-ph
On-the-fly ab initio semiclassical evaluation of electronic coherences in polyatomic molecules reveals a simple mechanism of decoherence
强激光场对分子系统的辐照可以触发电子和核子子系统的动力学。较轻的电子通常在更快的阿秒时间尺度上运动，但缓慢的核重排抑制了超快的电子振荡，导致电子动力学在几飞秒内退相干。我们表明，一个简单的，单轨道的半经典方案可以评估多原子分子的电子相干时间准确地展示了一个很好的协议与全维量子计算。与数值量子方法相比，半经典方法揭示了退相干的物理机制，而不仅仅是核运动。在丙炔酸中，退相干速率和电子振荡的静态频率的大的偏差定量描述只有两个半经典参数-相空间距离和有符号的面积之间的轨迹在两个电子表面上移动。由于半经典技术可以即时评估电子结构，因此避免了“维数灾难”，并可用于预选实验研究的分子。
2020-05-25 physics.chem-ph
Electronic Coherence Dephasing in Excitonic Molecular Complexes: Role of Markov and Secular Approximations
本文比较了四种不同类型的分子激子与热力学池相互作用的约化密度矩阵运动方程。所有四个方程都是线性系统-浴相互作用哈密顿量中的二阶方程，在其推导中应用了不同的近似。特别是，我们比较时间非局部方程从所谓的Nakajima-Zwanzig身份和时间局部方程的累积展开的偏序处方。在每个方程中，我们交替地应用长期近似来解耦人口和相干动力学。我们着重研究了激子系统带内电子相干的动力学过程，并利用相干二维光谱技术对其进行了追踪。我们讨论的适用性的四个弛豫理论模拟人口和相干动力学，并确定功能的二维相干谱，使我们能够区分时间非局部效应。
2010-01-11 physics.chem-ph
Catching Conical Intersections in the Act; Monitoring Transient Electronic Coherences by Attosecond Stimulated X-Ray Raman Signals
锥形交叉点（CoIn）控制着几乎所有光物理和光化学分子过程的途径和结果。尽管进行了大量的实验和理论研究，CoIn还没有被直接观察到，实验证据是从快速的反应速率和一些振动特征中推断出来的。我们表明，短的X射线（而不是光）脉冲可以直接检测通过CoIn具有足够的时间和光谱灵敏度。该技术基于相干拉曼过程，该过程采用复合飞秒/阿秒X射线脉冲来检测当系统通过CoIn时产生的电子相干性（而不是粒子群）。
2015-10-11 physics.chem-ph
Vibrational vs. electronic coherences in 2D spectrum of molecular systems
二维光谱学最近揭示了分子系统激发动力学的振荡行为。然而，在大多数情况下，是否观察到激子或振动波包，或量子输运的证据，这是有争议的。本文根据两个典型体系的二维谱的基本分析所揭示的不同峰的振荡的相位和振幅关系，提出了区分振动波包运动和激子波包运动的方法。
2012-07-03 physics.chem-ph
Unravelling coherences in the FMO complex
激子态（电子）相干性对自然光合作用具有根本重要性的想法在十年前得到了普及，当时在77 K的Fenna-Matthews-Olson复合物的二维电子光谱中观察到缓慢失相的量子拍频。这些被分配到激子态的量子叠加;一个有争议的解释，因为光谱线宽表明与环境的强相互作用引起的快速退相。虽然已经指出，振动运动产生类似的光谱特征，具体分配这些相干到不同的物理过程仍然缺乏。在这里，我们重新审视的相干动力学的芬娜-马修斯-奥尔森复杂的偏振控制的二维电子光谱，支持的理论建模。我们发现，长寿命的量子拍完全源自振动相干，而电子相干完全在240 fs内，即使在77 K -一个时间尺度太短，发挥重要作用，在光捕获。此外，我们证明了特定的振动相干激发通过振动耦合态。振动耦合的检测表明这种现象的光合能量传递的相关性。
2017-10-13 physics.chem-ph
Non-Adiabatic Vibrational Damping of Molecular Adsorbates: Insights into Electronic Friction and the Role of Electronic Coherence
基于含时密度泛函理论，我们提出了一种微扰方法来计算金属表面吸附物非绝热振动阻尼过程中的电子空穴对激发谱。我们对基准系统CO在Cu（100）和Pt（111）上的分析阐明了相当短的电子相干时间的惊人的强烈影响。我们演示了如何在短的电子相干时间的限制，隐含地假设在流行的量子核理论的振动寿命以及电子摩擦，能带结构的影响被洗出来。我们的研究结果表明，更准确的寿命或化学电流的实验测量可以表征电子相干性。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Characterization and quantification of the role of coherence in ultrafast quantum biological experiments using quantum master equations, atomistic simulations, and quantum process tomography
低温和室温下各种光合复合物中的长寿命电子相干性在理论和实验上都产生了积极的努力，以了解它们的起源并探索它们对生物功能的潜在作用。从实验中得到的超快信号显示了这些相干性的证据，这些相干性来自于对分子极化的许多贡献。量子过程层析成像（QPT）是在量子信息处理的背景下构思的，以表征和理解可控量子系统的一般量子演化，例如在执行量子计算任务时。我们介绍我们的QPT方法的超快实验，并作为一个说明性的例子，将其应用到一个两个生色团子系统的Fenna-Matthews-Olson光合复合物，这是最近被证明具有长寿命的量子相干性的模拟。我们的Fenna-Matthews-Olson模型是使用原子论方法来提取相关参数，用于模拟光合复合物，该方法包括量子力学/分子力学方法结合分子动力学和使用最先进的量子主方程。我们提供了一套方法，允许量化的作用，量子相干性，退相，弛豫和其他基本过程中的能量转移效率在光合复合物，从原子模拟获得的信息的基础上，或使用QPT，直接从实验。结合这套不同的方法的最终目标是提供一种可靠的方法来量化长寿命量子相干性的作用，并获得其原因的原子论见解。
2010-12-15 physics.chem-ph quant-ph
Long-lived oscillatory incoherent electron dynamics in molecules: trans-polyacetylene oligomers
我们确定了一个有趣的功能，通过计算检查的\emph{trans} -聚乙炔低聚物的分子系统的电子振动动力学。在这里，通过电子振动相互作用，导带中的电子的衰减共振地激发价带中的电子，反之亦然，导致两个不同的电子状态之间的电子布居的振荡交换，其寿命高达数十皮秒。这种振荡结构使人联想到量子态之间的拍频模式，并强烈暗示存在长寿命的分子电子相干性。然而，重要的是，电子相干特性的详细分析表明，振荡结构产生于一个纯粹的非相干过程。这些结果是通过传播耦合动力学的电子和振动自由度的混合量子经典研究的苏-施里弗-Heeger哈密顿聚乙炔。不相干的过程被示出发生在简并电子状态与不同的电子配置，间接耦合通过第三辅助状态的振动相互作用。讨论了如何在分子中构造电子叠加态，使其对退相干具有真正的鲁棒性。
2013-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Vibrational coherences in half-broadband 2D electronic spectroscopy: spectral filtering to identify excited state displacements
本文研究半宽带二维电子光谱中振动相干的解释难题，提出通过合理选择泵浦光谱位置来分辨激发态吸收相干，从而更可靠地获取激发态势能面位移信息。
2024-06-06 physics.chem-ph
Broadband impulsive stimulated Raman spectroscopy reveals electronic state-specific vibronic coupling and vibrational coherence transfer through nonadiabatic electronic coupling
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所莫哈利分校）；RIKEN（理化学研究所）
研究通过脉冲泵/宽带探测激发碘的基态和激发态振动波包动力学，提出准确的拍频校正方法以分离相干振动动力学，揭示电子态特异性振动耦合和相干转移。
2026-04-26 physics.chem-ph
Attochemical control of nuclear motion despite fast electronic decoherence
本研究通过全维量子动力学模拟揭示，尽管电子相干性半衰期不足1飞秒，其仍能诱导持续至少50飞秒的振动相干性，从而实现对核运动的阿托化学控制。
2025-09-11 physics.chem-ph
High-harmonic probing of electronic coherence in dynamically aligned molecules
介绍并演示了一种利用高次谐波谱测量相干电子波包的新方法。通过在电子态的相干叠加中制备分子，我们表明电子相干性打开了以前未观察到的高次谐波产生通道，这些通道连接不同但相干相关的电子态。在动态排列的一氧化氮（NO）分子中进行测量，我们观察到耦合到核运动下的电子相干性的复杂时间演化。选择一个弱允许的过渡准备的波包，我们展示了一个前所未有的灵敏度，所产生的相干和非相干路径之间的光学干涉。该机制将0.1 $%$激发分数转换成$\sim$ 20 $%$信号调制。
2013-11-15 physics.atom-ph physics.chem-ph
Disentangling electronic and vibronic coherences in two-dimensional echo spectra
在捕光复合物的二维回波光谱中，持续时间长的振荡信号的普遍存在导致了对可能机制的研究。我们研究了振荡信号的两个原因是如何交织在一起的：（i）电子相干支持离域波状运动，以及（ii）振动谱密度中的窄带。为了解开的振动和电子的贡献，我们引入了一个时间窗口傅立叶变换的信号幅度。我们发现，2d光谱可以占主导地位的激子能量输运缺席的途径的激发。这就导致了二维谱对电子相干寿命的低估。
2013-06-18 physics.bio-ph physics.chem-ph
Impact of environmentally induced fluctuations on quantum mechanically mixed electronic and vibrational pigment states in photosynthetic energy transfer and 2D electronic spectra
最近，在2D电子光谱中的核振动贡献签名已经引起了相当大的兴趣，特别是在光捕获复合物中观察到的振荡瞬态的解释方面。这些瞬变具有持续比理论上预测的电子相干寿命长得多的退相时间。作为对2D电子光谱中的这种长寿命光谱跳动的合理解释，Christensson等人[J. Phys. Chem. B 116，7449（2012）]提出了量子力学混合的电子和振动态（振动激子），并且此后进行了探索。在这项工作中，我们解决了一个二聚体，产生小跳动的电子起源的情况下，振动的贡献，并检查蛋白质诱导的波动后，电子振动量子混合物的影响，通过计算电子能量转移动力学和二维电子光谱在数值上准确的方式。研究发现，在低温下，电子-振动量子混合物是相当稳健的，即使在涨落的影响下，尽管Franck-Condon活动振动模式的Huang-Rhys因子很小.这导致在2D电子光谱中振动源的持久的拍频行为。然而，在生理温度下，波动消除了混合，因此，2D光谱中的跳动消失了。此外，它表明，这样的电子振动量子混合物不一定在电子能量转移动力学中发挥重要作用，尽管有助于增强长寿命的量子拍在二维电子光谱，在最近的出版物中的猜测相反。
2015-06-03 physics.chem-ph
Probing Scalar Coupling Differences via Long-Lived Singlet States
我们通过有机分子中两个核自旋单重态之间的相干相互作用来探测小标量耦合差异。我们表明，自旋锁定诱导交叉（SLIC）技术，使单重级之间的一个自旋对和另一个的相干转移。转移是由自旋之间的顺式和反式邻位J耦合的差异介导的。通过测量转移速率，我们计算了苯丙氨酸-甘氨酸-甘氨酸中$8 \pm 2$ mHz和谷氨酸中$2.57 \pm 0.04$ Hz的J耦合差。我们还描述了谷氨酸盐中两个单态之间的相干性，这可能使长寿命量子记忆的创建成为可能。
2015-09-08 physics.chem-ph quant-ph
Fragmentation of long-lived hydrocarbons after strong field ionization
我们从实验和理论上研究了乙烯和乙炔分子在飞秒强激光场中双电离后的纳秒到微秒时间尺度的去质子化过程。在我们的实验中，我们利用符合检测与反应显微镜技术，发现无论是寿命长的乙烯二价阳离子导致延迟去质子化和延迟去质子化的相对通道强度相比，提示一个没有明显的依赖于激光脉冲的持续时间和激光峰值强度。量子化学模拟表明，这种延迟碎裂起源于近解离阈值振动态的隧穿通过解离势垒上的阳离子电子状态沿C-H伸缩。在乙烯的情况下，通过强场双电离诱导的电子激发态上的振动激发，以及在乙炔的情况下，通过从电子激发态到电子基态的系间交叉，可以填充这样的振动态。
2016-02-18 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.optics
Strongly Coupled Bacteriochlorophyll Dyad Studied Using Two-dimensional Phase-modulated Fluorescence-detected Electronic Spectroscopy
荧光检测二维电子光谱（F-2DES）将系统中的三阶非线性偏振投射为激发电子态布居，其被非相干地检测为荧光。F-2DES的多个变体已经被开发出来。然而，没有人证明光子回波2DES中的动力学和相干性常规分析。在这里，我们报告相位调制的F-2DES测量的强耦合对称菌绿素二分体，光合能量和电荷转移的相关“玩具”模型。相干图分析表明，在二分体中观察到的最强频率是很好地分离的激发态电子能隙，并与菌绿素单体中容易观察到的振动频率是一致的。动力学速率图显示了二分体的激发态之间的皮秒弛豫时间尺度。据我们所知，这是第一次使用F-2DES的任何变体演示相干性和动力学分析。
2018-06-03 physics.chem-ph
Beat-frequency-resolved two-dimensional electronic spectroscopy: disentangling vibrational coherences in artificial fluorescent proteins with sub-10-fs visible laser pulses
我们使用高速稳定的二维电子光谱仪和几个周期的可见光激光脉冲进行二维电子光谱的拍频分辨分析，以解开人工荧光蛋白中的振动相干性。我们开发了一个高度稳定的超短光源，产生5.3-fs的可见光脉冲，脉冲能量为4.7 μ J，重复频率为10 kHz，使用多板脉冲压缩和激光在气室中的反射。上述-5.3-fs激光脉冲与高速多通道探测器一起使我们能够测量一系列二维电子光谱，这些光谱根据与振动相干性相关的拍频来分辨。我们成功地提取了典型的二维电子光谱中吸收光谱不均匀加宽背后的离散振动峰和强稳态信号背后的激发电子态的振动量子拍。
2022-11-04 physics.chem-ph physics.optics
Electronic coherence in mixed-valence systems: Spectral analysis
通过求解两态非绝热扩散算符的本征结构，在较宽的电子耦合常数和能量偏置常数范围内，研究了混合价体系的电子转移动力学.计算得到的谱结构在本征图中由三个分支组成，一个实分支对应于指数或多指数衰减，两个对称分支对应于施主态和受主态之间的布居振荡。观察到的电子相干性是过阻尼溶剂环境中欠阻尼拉比振荡的结果。将由本征解构造的传播子应用于非平衡态初始制备，计算了电子布居的时间演化，与直接数值传播密度矩阵的结果完全一致。由此产生的布居动力学证实，增加能量偏置破坏电子相干性。
2000-08-18 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Practical Witness for Electronic Coherences
光合复合物二维光谱中相干性的起源仍有争议。最近已经表明，在超短脉冲极限下，频率积分泵浦-探测信号中的振荡仅对应于电子相干，因此这样的实验可以用于形成对这样的系统中的电子振荡与振动振荡的测试。在这里，我们演示了一种方法，实际上实现这样的测试，从而泵探测信号在几个不同的脉冲持续时间，并用于外推到超短脉冲的限制。我们提出的分析和数值计算结果确定脉冲持续时间的要求和脉冲中心频率的最佳选择，这可以确定从吸收光谱。我们的研究结果表明，对于许多系统所需的实验可以实现许多超快光谱实验室使用脉冲的持续时间为几十飞秒。这样的实验可以解决关于光合复合体中凝聚力性质的长期争论。
2014-08-13 physics.chem-ph quant-ph
Disentangling electronic and vibrational coherence in the Phycocyanin-645 light-harvesting complex
在光合作用中，发色团之间的能量传递以接近1的量子效率进行。由于电子结构的复杂性和与不同振动模式的相互作用，理解这些过程的精确机制变得困难。二维光谱学已经帮助解决了一些模糊性，并确定了量子效应，这对高效的能量转移可能是重要的。然而，仍然存在许多问题，包括观察到的相干性是否是电子和/或振动性质，以及它们扮演的角色。我们利用双色四波混频实验，控制波长和偏振选择性地激发特定的相干路径。对于捕光复合物PC 645，从隐藻，我们揭示和确定具体的贡献，从电子和振动相干，并确定一个激发态结构的基础上，两个强耦合的电子状态和两个振动模式。相干路径的分离也揭示了这些相干性和所涉及的状态的复杂演化。
2013-10-25 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Long-lived heteronuclear spin-singlet states
本文报道了零磁场下13 C-1H自旋对中长寿命自旋单重态的观测结果。在13 C标记的甲酸中，我们观察到自旋单重态寿命长达37秒，比三重态偶极极化的T1寿命长约三倍。我们还观察到单重态-三重态相干的寿命T2比T1长。此外，我们证明，这种单重态形成的自旋的异核和1H核，可以表现出更长的寿命比相应的三重态在系统中组成的两个以上的核自旋。虽然长寿命的homonucleus自旋单态已经被广泛研究，但这是第一次实验观察到由异质核和质子组成的类似自旋单态。
2013-10-04 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
On the Equivalence of Quantum and Classical Coherence in Electronic Energy Transfer
为了研究量子相干性对电子能量转移的影响，这是光合作用中当前感兴趣的主题，我们解决了最简单的模型的传输问题，通过偶极-偶极相互作用的单体的聚集使用量子和经典动力学。我们的结论是，对于现实的耦合强度量子和经典相干传输是相同的。这是证明了数值计算的线性链和光合芬娜马修斯奥尔森（FMO）复杂
2011-04-12 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Detecting Electronic Coherence by Multidimensional Broadband Stimulated X-Ray Raman Signals
利用最近发展起来的超短光脉冲和X射线脉冲，通过光激发、光电离和俄歇过程，可以脉冲地产生和操纵含有电子相干性的分子非定态。我们提出了几个受激拉曼探测方案，可以监测相敏电子和核动力学。比较了X射线宽带探头的三种探测方案：频率色散传输、积分光子数变化和总脉冲能量变化。此外，每个在X射线探针强度中可以是线性的或二次的。这些不同的信号提供不同的门控窗口进入分子响应，这是由电子极化率的关联函数描述。比较了非谐振和谐振信号。
2015-06-26 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Enhancement of Vibronic and Ground-State Vibrational Coherences in 2D Spectra of Photosynthetic Complexes
应用振动激子模型来研究由于电子和核自由度的混合而增强相干振荡的机制，最近提出该机制是FMO络合物的2D光谱中的长寿命振荡的起源[Christensson et al. J. Phys. Chem. B 116（2012）7449]。我们减少了一个模型BChl二聚体的问题，以阐明共振耦合，网站能量，核模式和能量无序的振动激子和基态振动相干增强的作用，并确定制度，这种增强是显着的。对于一个异二聚体代表的两个耦合BChls 3和4的FMO复合物，振动激子和振动相干的初始振幅分别增强了高达15和5倍，相比，在孤立的单体中的振动相干。当电子能隙和振动模式的频率之间存在共振时，出现这种最大初始振幅增强。对于这两种机制，这种增强的带宽约为100 cm-1。电子和振动自由度的激子混合导致相对于振动相干性的额外退相。我们通过求解马尔可夫近似下的量子主方程来评估退相动力学，并观察到模式频率对寿命增强的强烈依赖性。长寿命的电子振动激子相干被发现仅当模式的频率是在附近的电子共振产生。虽然与基态振动相干态相比，振动激子相干态具有更大的初始振幅，但我们得出结论，对于本模型，这两种类型在长时间内具有相似的振幅。讨论了在分子聚集体的一般情况下区分电子振动激子和基态振动相干的能力。
2012-11-19 physics.chem-ph quant-ph
Long-lived quantum coherent dynamics of a $Λ$-system driven by a thermal environment
我们提出了一个三能级$Λ$系统的量子相干动力学的理论研究驱动的热环境（如黑体辐射），这是一个重要的构建模块的光合捕光模型和量子热引擎。通过求解非久期Bloch-Redfield主方程，我们得到了基态粒子数和相干动力学的解析结果，并根据$Δ/[r f(p)]$之比大于或小于1，将非相干驱动$Λ$ -系统的动力学区域分为欠阻尼和过阻尼，其中$Δ$是基态能量分裂，$r$是非相干泵浦率，并且$f(p)$是跃迁偶极子排列参数$p$的函数。在欠阻尼制度，我们观察到长寿命的相干动力学，持续$τ_c\simeq 1/r$，即使初始状态的$Λ$ -系统包含没有相干的能量基础。在过阻尼制度的$p = 1$，我们观察到的相干准稳态的出现与寿命$τ_{c} = 1.34 (r/Δ^{2})$，这有较低的冯诺依曼熵相比，传统的热态。我们提出了一个实验方案，观察噪声诱导的相干动力学亚稳He $^*$原子驱动的x偏振非相干光。我们的研究结果表明，热激发可以产生实验观察到的长寿命量子相干动力学的原子和分子$Λ$系统的基态子空间中的相干驱动的情况下。
2022-10-14 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Electronic Quantum Coherence in Glycine Molecules Probed with Ultrashort X-ray Pulses in Real Time
提出了光电离分子电子态之间的量子相干性和由此产生的超快电子-空穴迁移过程可能是控制光电离诱导分子分解的电荷导向反应性的量子机制。基于间接（基于碎片离子）表征的阿秒实验表明，光电离诱导的电子相干性可以存活数十飞秒，而一些理论研究预测，由于核位置和核运动效应的量子不确定性，相干性的衰减要快得多。未决问题是：复杂分子中是否存在长寿命的电子量子相干性，它们是否可以直接探测，即通过电子可观测量探测？在这里，我们使用X射线来创建和直接探测光电离的氨基酸甘氨酸中的量子相干性。出射的光电子波留下带正电的离子，该离子处于位于电离脉冲光谱带宽内的量子力学本征态的相干叠加中。延迟的X射线脉冲通过诱导俄歇衰变的共振X射线吸收和通过来自顺序双光电离的光电子发射来跟踪诱导的相干性。正弦时间调制的检测到的信号在早期（0 - 25 fs）观察到在这两个测量。先进的从头算多电子模拟，考虑到量子不确定性的核位置，使我们能够解释的第一个25 fs的检测到的相干量子演化的电子相干。
2022-04-12 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Coherent and controllable enhancement of light-harvesting efficiency
光谱实验已经在几个光捕获系统中确定了长寿命的相干性，这表明相干效应可能与它们的性能有关。然而，相干性增强光捕获效率的实验证据有限，这主要是由于难以打开和关闭相干性来创建实验控制。在这里，我们表明相干性确实可以增强光捕获，并且这种效果是可以控制的。我们构建了一个模型系统，在该系统中，初始相干性可以使用入射光进行控制，并且在相干激发下，而不是非相干激发下，该系统的效率明显更高。我们的建议将允许第一次明确的演示增强分子间的相干性的光捕获，以及展示激子能量转移的相干控制的潜力。
2019-10-24 physics.chem-ph quant-ph
Exciton coherence lifetimes from electronic structure
我们从第一性原理模拟了共价连接的芳香族同二聚体内电子激发的相干能量转移，以回答通过详细的电子结构计算计算的浴的通常模型是否可以再现关键动力学。对于这些系统的相干传输的时间尺度是实验已知的时间依赖性偏振各向异性测量，所以我们可以直接评估目前的技术是否可以预测这种现象。两种选择的电子基态进行了研究，并讨论了它们的相对优点关于微扰模型的预测。电子自由度的耦合到核自由度的计算，而不是假设，和荧光各向异性衰减直接再现。令人惊讶的是，我们发现，虽然TDDFT的绝对能量通常是在错误的数量级以上的耦合能量，这些二聚体的相干输运性质可以半定量地再现从第一原理。必须追求的方向，以产生预测性和可靠的预测相干输运的建议。
2011-12-13 physics.chem-ph quant-ph
Multi-color quantum control for suppressing ground state coherences in two-dimensional electronic spectroscopy
测得的多维光谱响应不同的捕光复合物表现出振荡的功能，这表明一个潜在的相干能量转移。然而，由于在高度拥挤的光谱中分离激发态相干性的困难，使得这种推断严格是具有挑战性的。在这项工作中，我们提供了一个相干控制方案，抑制基态相干，从而使重新定相谱占主导地位的激发态相干。我们提供了一个基准的计划，使用模型二聚体系统和数值精确的方法来分析光谱响应。我们认为，结合时间和光谱控制方法可以促进第二代实验，这些实验是量身定制的，以提取所需的信息，从而显着推进我们对复杂的开放多体结构和动力学的理解。
2019-12-04 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Ab initio simulation of laser-induced electronic and vibrational coherence
最近通过超快光谱学实现的原子分辨率要求相应的理论进展。实时含时密度泛函理论（RT-TDDFT）结合Escherichfest动力学提供了一种在精度和计算成本之间的最佳折衷，以研究亚皮秒范围内激光激发材料的电子和振动动力学。然而，这种方法无法解释热效应或零点能量，这在所涉及的物理学中至关重要。本文采用基于RT-TDDFT+ Escherichfest的量子半经典方法模拟了凝聚态中激光诱导的电子相干和振动相干。以碳共轭分子为例，我们证明了从原子核量子分布出发的初始组态的系综平均可以弥补单轨道RT-TDDFT+ Escherichfest的许多缺点，阻尼电子相干性，并在激发态之间引入超快非绝热耦合.由于采样配置的数量随着化合物的尺寸和刚度而减少，对于平均场方法闪耀的大型系统，计算成本仍然适中。在模拟中明确包含一个随时间变化的脉冲，使这种方法作为一个独立的对应实验结果的相干非线性光谱的第一性原理研究的主要进展。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Molecular Vibronic Complexity as a Quantum Resource for Optimal Control: Nonadiabatic Mixing Creates Protected Coherence Subspaces in Dissipative Environments
Theoretical and Computational Chemistry Institute, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学理论与计算化学研究所）
该研究利用GRAPE结合Redfield动力学，发现分子振动电子结构可产生受环境保护的相干子空间，通过最优控制可大幅提升长寿命电子相干性，为分子量子信息科学提供了资源基础。
2026-10-14 physics.chem-ph quant-ph
Optical Interference Effect in Strong-field Electronic Coherence Spectroscopy
本研究利用高强度少周期红外激光泵浦-探测装置，探究了氩和分子氮离子中的强场诱导电子相干，发现光学干涉效应在不同离子中表现各异，并量化了脉冲形状等特性对分离目标相干信号的重要性。
2025-09-16 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Population and Coherence Dynamics in Light Harvesting Complex II (LH2)
从理论上研究了生理温度和低温条件下紫色细菌光合捕光复合物2（LH 2）B850环的电子激发布居和相干动力学。类似于Fenna-Matthews-Olson（FMO）蛋白，在LH 2中观察到的激发人口和一致性的振荡，通过使用一个缩放的分层运动方程（HEOM）的方法。然而，该振荡时间（300 fs）比FMO蛋白在低温下的振荡时间（650 fs）短得多。环境和高温都能提高激子波包的传播速度，但却缩短了相干时间，抑制了相干振幅和布居数。我们的计算表明，在这样一个嘈杂的生物环境中，发色团电子激发态之间可以存在一个长寿命的相干性。
2012-08-28 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
High-sensitivity Fluorescence-Detected Multidimensional Electronic Spectroscopy Through Continuous Pump-probe Delay Scan
与传统方法相比，多维电子光谱中的无背景荧光检测具有高灵敏度。在这里，我们探讨多维电子光谱的灵敏度极限。我们提出了一种基于可见白光连续谱的荧光检测多维电子光谱仪。作为灵敏度的证明，我们报告了室温下的二维相干图的振动量子相干性在激光染料的光密度~2-3个数量级低于传统的方法。这种高灵敏度通过沿光学相干时间轴的偏置采样和在每个时间步长处的等待时间T维度的快速扫描的组合来实现。声光相位调制和相敏锁定检测的组合使得即使在最低OD下也能够同时收集重相和非重相信号以及测量室温振动波包。替代更快的数据收集方案，使连续泵探测扫描方法的灵活性，也证明了。
2022-10-15 physics.chem-ph physics.optics
