量子鬼光谱揭示分子聚集体中隐藏的电子相干性

分子系统的超快光谱学从根本上受到傅里叶不确定性原理的制约:高时间分辨率会模糊电子态特征,而高光谱分辨率则会掩盖动态信息。该团队利用纠缠光子对的时间分辨量子鬼光谱(tr-QGS)克服了这一限制,实现了对时间尺度和光谱尺度的独立控制。该团队将此方法应用于苝二酰亚胺(PBI-1)三聚体的能量转移研究,将光-分子相互作用的量子描述与时间依赖密度矩阵重正化群(TD-DMRG)模拟相结合。该模型明确包含了五种振动模式以及电子态之间的非绝热耦合。该团队的模拟揭示,tr-QGS能够独特地捕捉到在0.7 eV能量下振荡超过50飞秒的电子相干性,这是非绝热耦合的一个特征,而在传统的时间分辨荧光光谱中,由于傅里叶极限展宽,该特征被掩盖。此外,该团队观察到在200飞秒时从电子相干性到振动相干性的直接转移,从而实现了对振动弛豫路径的实时可视化。纠缠光子关联使得灵敏度低于散粒噪声极限,并抑制了困扰经典测量的光漂白伪影。这些结果确立了tr-QGS作为一种变革性工具的地位,可用于探究分子聚集体、光捕获复合物和光催化剂中的非绝热动力学,为以前所未有的时间-能量精度揭示化学中的量子相干性提供了途径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-22 13:53

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