Vibronic coupling in energy transfer dynamics and two-dimensional electronic-vibrational spectra
我们引入了一个异二聚体模型，在该模型中，可以明确地研究电子振动耦合的多种机制及其对能量转移的影响。我们认为振动耦合，通过任一弗兰克-康登活动中的每个网站在异二聚体有一个本地的电子-声子耦合和赫兹伯格-泰勒活动中的跃迁偶极矩耦合的网站有一个明确的振动模式依赖性。我们已经计算了这个模型的二维电子振动（2DEV）光谱，同时改变这两种效应的大小，发现2DEV光谱包含静态和动态签名的两种类型的电子振动耦合。Franck-Condon活动通过观察到的激子结构的变化而出现，而Herzberg-Teller活动在模仿较低能量激子结构的显着边带跃迁的出现中是明显的。从模拟的2DEV光谱分析得到的量子拍模式的比较表明，这种技术可以报告的能量转移的机制，阐明了实验确定的特定的振动耦合机制在这样的过程中的作用的手段。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Collective Electronic Entanglement via Infrared Cavity-Induced Vibronic Transduction
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究利用荧光编码红外光谱，在振动强耦合下违反分子集体强耦合标度律，实现非局域振动纠缠到集体电子纠缠的转化，为室温量子技术和化学途径相干控制提供可扩展框架。
2026-07-23 physics.chem-ph quant-ph
Cavity Jahn-Teller Polaritons in Molecules
本研究探讨了腔Jahn-Teller极化激元的形成机制，揭示了其混合圆偏振特性源于分子振动耦合，并展示了偏振方向随频率变化且与驱动场偏振不一致的现象。
2022-10-28 physics.chem-ph physics.optics
Semiclassical Truncated-Wigner-Approximation Theory of Molecular Exciton-Polariton Dynamics in Optical Cavities
本文提出基于截断维格纳近似的半经典理论，用于研究光学腔中分子激子-极化激元动力学，扩展至电子相干和振动耦合，并揭示强耦合下的动态极化子退耦效应。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Vibronic resonances facilitate excited state coherence in light harvesting proteins at room temperature
直到最近，人们才相信光合作用是地球上生命的基本过程，可以用半经典模型完全理解。然而，令人困惑的量子现象已被观察到在几个光合色素蛋白质复合物，提示这些影响的性质和作用的问题。最近的注意力集中在与激子能量分裂共振或准共振并与这些激子态强耦合的离散振动模式上。在这里，我们明确地确定激发态相干叠加在光合捕光复合物使用一种新的实验方法。在激发态寿命的时间尺度上的退相干允许观察到信号强度上的低能量（56 cm-1）振荡。结合一个适当的模型，这些振荡提供了明确和直接的实验证据，观察到的持续相干性需要强的振动混合之间的激发态。
2015-07-23 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Absorption and Photoluminescence in Organic Cavity QED
有机微腔可以被设计成达到强和超强光-物质耦合的奇异量子机制。然而，由于涉及电子、振动和腔光子的相干过程和耗散过程之间的竞争，对其光谱信号的微观解释可能具有挑战性。我们在这里开发的Holstein-Tavis-Cummings模型和马尔可夫处理耗散的基础上的理论框架，以解释以前无法解释的有机微腔的光谱特征一致。我们确定了暗振动极化激元的形成条件，这是一类新的光物质激发，在吸收中不可见，但会导致强烈的光致发光线。我们发现，光子泄漏从暗电子振动极化激元可以负责增强光致发光在较低的极化激元频率，也解释了明显的击穿的吸收和发射之间的互易性在附近的裸分子跃迁频率。与实验数据的成功比较证明了我们的理论的适用性。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall 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
Quantum Coherence as a Witness of Vibronically Hot Energy Transfer in Bacterial Reaction Centre
光合作用蛋白已经进化了数十亿年，以便进行最佳的能量转移到电荷分离的位点。基于光谱检测到的量子相干性，已经提出这种能量转移是部分波动的。这一结论关键取决于分配的相干激子叠加的演变。在这里，我们证明了一个细菌的反应中心的蛋白质，长寿命的相干光谱振荡，这承担典型的签名激子叠加，基本上是振动的激发态相干位移的发色团的基态。我们表明，这些凝聚力的外观所带来的电子能量的释放过程中的能量转移。我们的研究结果建立了能量如何迁移的振动热生色团在反应中心，他们要求重新审查的光合作用中的量子能量转移的索赔。
2016-07-12 physics.chem-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
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
Simulation of Vibronic Strong Coupling and Cavity-Modified Hydrogen Tunneling Dynamics
本文采用半经典NEO-TDCI方法模拟振动强耦合，并展示腔模式可改变氢隧穿动力学，为研究极化激元影响化学反应奠定基础。
2025-06-23 physics.chem-ph
Mixing of Frenkel and charge-transfer excitons in quasi-one-dimensional one-component molecular crystals
在像MePTCDI和PTCDA这样的分子晶体中，分子规则地排列，产生准一维分子堆叠。堆叠中的分子间距离（约3.3 A）与激发分子中的电子-空穴距离相当。Frenkel激子（FE）和电荷转移激子（CTE）之间的混合对于两种晶体的激子和振动光谱都是非常重要的。本文对上述晶体的线性吸收光谱进行了模拟计算。基本的哈密顿量描述的FE-CTE混合在分子堆（点群$C_i$）引起的两个转移机制，特别是电子和空穴的邻居分子。的振动光谱由混合激子和一个振动模式的分子内振动线性耦合FE和CTE。使用振动的方法，我们计算的线性光学极化率的激子和一个声子振动区域的分子堆叠，以及包含两种类型的非等效堆栈的晶体。我们把PTCDA和MePTCDI晶体的激子和振动参数在以前的研究中拟合。分析了15000 - 23000 cm^{-1}范围内线性吸收光谱的一般结构和一些重要的线形特征。我们改变激子的线宽和线性激子-声子耦合的参数的值，并寻找再现类似于所研究的晶体的吸收光谱的吸收线型的值。我们的研究表明，在解释线性吸收光谱，特别是MePTCDI晶体的线性吸收光谱时，引入FE-CTE混合的必要性。
2009-08-18 cond-mat.other physics.chem-ph
Exciton coupling induces vibronic hyperchromism in light-harvesting complexes
最近提出的可能性，弱振动跃迁可以激子增强捕光复合物进行了详细研究。采用多组态含时Hartree方法，以光合捕光复合物为典型参数，研究了包含基态振动的激子二聚体模型.吸收光谱的库仑耦合，失谐的网站能量，和振动模式的数量的依赖进行了讨论。荧光光谱的计算表明，从低温荧光线窄化测量的光捕获系统获得的光谱密度需要进行校正的激子效应。对于J-聚集体配置，如在大多数捕光复合物中，真实光谱密度具有比从测量获得的更大的振幅。
2014-02-12 physics.bio-ph physics.chem-ph
Trap Mediated Energy Transport via Vibronic Resonance
针对扩展体系振动精确处理成本高、难揭示能量输运相关振动机制的问题，提出激子耦合聚集体的有效简正模式方法，将高维哈密顿量降为独立一维哈密顿量，在三聚体模型中验证了振动电子共振下陷阱介导的能量输运并揭示相关振动机制。
2020-11-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Theory of Nanoscale Organic Cavities: The Essential Role of Vibration-Photon Dressed States
有机分子和分子聚集体与强烈限制在纳米尺度体积内的光学腔体内的电磁场的相互作用，允许在室温下观察光-物质相互作用的奇异量子机制，用于各种各样的腔材料和几何形状。理解这种有机腔的普遍特征对理论建模来说是一个重大挑战，因为实验表明，这些系统的特点是相干和耗散过程之间的复杂竞争，涉及纠缠的核，电子和光子自由度。在这篇综述中，我们讨论了一个新的理论框架，可以成功地描述强光-物质耦合下的有机腔。该理论结合了化学物理和量子光学中的标准概念，提供了一个与现有实验完全一致的振动有机极化激元的微观描述，但与有机极化激元的常见观点有很大不同。我们表明，通过引入一类新的振动极化激元波函数的光子组件，是穿着分子内振动，新的理论可以提供一个一致的解决方案，一些长期存在的难题在有机腔光致发光的解释。在这篇评论中，我们面对的光谱观测模型的预测，并描述的条件下，该理论减少到以前的方法。最后，我们讨论了可能的扩展理论，以占现实的复杂性，如空间不均匀性和多模式性质的封闭电磁场的有机腔。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Hartree method for molecular polaritons
复合光子-激子粒子（称为极化激元）的形成是在具有与光的强耦合的材料中出现的现象。有机基材料除了强的光-物质耦合外，还表现出电子和振动自由度的强相互作用。我们研究了振动辅助极化激元波函数的演化处理这两种类型的相互作用同样强大。使用多组态Hartree方法，我们推导出运动方程的极化激元波函数，其中的振动自由度与极化激元量子场通过平均场Hartree项相互作用。
2023-01-18 physics.chem-ph
Quantum dynamics simulation of exciton-polariton transport
针对激子-极化激元输运行为调控机制不明确的问题，本研究通过全量子动力学模拟，揭示了分子内电子-振动相互作用对极化激元输运的关键影响，并解释了低温下弹道输运鲁棒性的微观机制。
2024-10-31 physics.chem-ph
Quantification of Nuclear Coordinate Activation on Polaritonic Potential Energy Surfaces
针对极化子调控化学反应可重复性差的问题，本研究通过共振拉曼强度分析量化并五苯体系的核位移，揭示腔耦合对势能面的调控作用，证明腔参数可选择性操控振动波包，为腔控化学设计提供定量方法。
2025-01-10 physics.chem-ph
Dissecting Exciton-Polariton Transport in Organic Molecular Crystals: Emerging Conductivity Assisted by Intermolecular Vibrational Coupling
本研究通过分子间振动耦合增强激子极子传输，揭示了光子介导电流对导电性和载流子迁移率的促进作用。
2025-05-28 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
Vibronic Landscape of Excitons in Photosynthetic Antenna
Institute of Integrative Biology of the Cell, CEA, CNRS, Université Paris Saclay（细胞整合生物学研究所）；Laboratoire d’ingénierie des systèmes moléculaires, CNRS, Aix-Marseille University（分子系统工程实验室）；Department of Molecular Compound Physics, Centre for Physical Sciences and Technology（物理化学中心）
本研究通过分析紫光合细菌光捕获蛋白中激子的振动特性，揭示了激子在细菌叶绿素上的分布比例，并探讨了振动辅助的激发能转移机制。
2026-02-21 physics.chem-ph
Collective response in light-matter interactions: The interplay between strong coupling and local dynamics
研究了一个模拟光学腔中分子系综集体光学响应对分子电子振动动力学的影响的模型。当大量N个分子集体响应辐射场时，通常会达到强分子-辐射场耦合。在电子强耦合中，极化激元激发后的分子核动力学一方面反映了快电子和光子动力学与慢核运动之间的时标分离，另一方面反映了分子-场耦合的集体性质与分子核响应的局域性质之间的相互作用。第一种假设意味着电子激发发生在近似固定的核组态上，这是玻恩近似的精神。第二个问题可以重新表述为有趣的问题，即光激发的集体性质是否会导致极化子形成后的集体核运动，从而导致所谓的极化子解耦动力学。我们通过研究简化的Holstein-Tavis-Cummings型模型的动力学性质来解决这个问题，在该模型中，代表分子振动的玻色子模式被两能级系统所取代，而玻色子频率和振动耦合由这些能级之间的耦合（诱导它们之间的拉比振荡）和这种耦合的电子状态依赖性来表示。我们研究了该模型在极化激元激发下的短时行为以及对连续波驱动的响应和态密度谱。我们发现，虽然动力学行为的某些方面似乎坚持极化子去耦图片，观察到的动态主要反映了本地性质的核配置的电子极化激元，而不是这个图片。
2022-07-28 physics.chem-ph
Strong light-matter interactions in hybrid polaritonic systems
Umeå University（于默奥大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Rice University（莱斯大学）；University of Padova（帕多瓦大学）；University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；University of Milan（米兰大学）；University of Bologna（博洛尼亚大学）；Elettra Sincrotrone Trieste（的里雅斯特同步辐射中心）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Istituto Nanoscienze – CNR（国家研究委员会纳米科学研究所）
本文综述了支持极子形成的主流架构，讨论了强耦合对电荷输运、能量流动和化学反应性的影响，并总结了新兴的中间和暗强耦合等新领域。
2026-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Vibrational Dressing of Collective Molecular Polaritons: A Scalable Green's-Function Theory
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究在Holstein-Tavis-Cummings模型中发展了一种可扩展的格林函数理论，结合自洽玻恩近似处理集体分子极化激元的振动修饰，可高效描述大系综分子的极化激元吸收，其结果与基准方法吻合良好，无需引入拟合线宽。
2026-10-16 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
