分子聚集体中激子的量子动力学与光谱学

本文从耗散量子动力学的多激子视角，综述了非共价键合分子聚集体中Frenkel激子的理论描述与性质。首先，讨论了单体染料构建单元的光物理与量子化学表征，包括Huang-Rhys模型中电子-振动耦合的重要方面。通过补充单体间的库仑相互作用，随后给出了以激子或振动-激子能带对聚集体的描述。除了引起复杂的吸收和发射线型外，激子-振动相互作用还导致了能量和相位弛豫，从而限制了较大聚集体中相干激发的尺寸。全文始终强调电子三能级模型作为描述非线性光谱的最低要求，包括双激子态的效应，如激发态吸收和激子-激子湮灭。讨论了实验观察到的聚集体稳态吸收和荧光光谱特征及其温度依赖性。给出了超快光谱实验的例子，包括泵浦-探测研究、光子回波和二维光谱，并给出了关于相干域尺寸以及带内和带间弛豫的结果。最后，描述了激子-激子湮灭的实验特征及其与激子迁移率关系的分析。