分子间振动驱动超快单线态裂变
化学物理
2019-10-09 v1 材料科学
摘要
单线态裂变是有机半导体中一种自旋允许激子倍增过程，将一个自旋单线态激子转换为两个三重态激子。它通过规避 Shockley-Queisser 效率极限，提供了增强太阳能转换的潜力。近来，并五苯及其衍生物中初级单线态裂变过程的机制已被广泛研究，然而单线态裂变中初级超快过程的性质仍存争议。在此，我们结合瞬态光栅（TG）和二维（2D）电子光谱，并辅以量子化学和非绝热动力学计算，研究并五苯薄膜中的单线态裂变过程。外差探测 TG 光谱的高灵敏度使我们能够捕获振动相干性，并表明它介导了从单线态激发电子态到三重态对态的跃迁。该相干过程进一步由 2D 电子光谱考察。对实验数据的详细分析揭示，低、高频区少数关键模式的显著振动耦合连接了激发单线态与三重态对态。基于量子化学计算，我们确定了这些关键的并五苯分子间沿纵向分子轴的摇摆模式。它们充当单线态与三重态对态之间电子桥接的关键角色。连同作为调谐模式的高频局域振动，这些摇摆运动驱动了单线态裂变过程中多维锥形交叉处的超快动力学。
引用
@article{arxiv.1910.03338,
title = {Intermolecular Vibrations Drive Ultrafast Singlet Fission},
author = {Hong-Guang Duan and Ajay Jha 1 and Xin Li and Vandana Tiwari and Hanyang Ye and Pabitra K. Nayak and Xiao-Lei Zhu and Zheng Li and Todd J. Martinez and Michael Thorwart and R. J. Dwayne Miller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.03338},
year = {2019}
}