铜酞菁中三重态激子与局域自旋间的交换相互作用

有机分子中的三重态激子态可能源于单重态激发及随后的系间窜越。特别是对于载自旋分子，可以预期三重态激子与分子上原有自旋之间存在交换相互作用。本文利用密度泛函理论，在从局域密度近似到长程校正杂化交换泛函等多种交换关联近似下，从头算研究了铜酞菁（CuPc，自旋-$\frac{1}{2}$）中的这种交换相互作用。计算得到的交换相互作用量级为 meV，其中由长程校正杂化交换泛函 CAM-B3LYP 给出的最小值（1.5 meV，铁磁性）。因此，这种交换相互作用可产生振荡周期为皮秒量级的自旋相干性，这远短于 CuPc 中的三重态寿命（通常为数十纳秒）。这意味着在三重态消失之前，有可能利用光激发和系间窜越在实验上操纵 Cu 上的局域自旋。