論文の概要: Steady-State Analysis of Light-harvesting Energy Transfer Driven by
Incoherent Light: From Dimers to Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.10825v1
- Date: Sat, 18 Jul 2020 01:14:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-09 03:07:19.561666
- Title: Steady-State Analysis of Light-harvesting Energy Transfer Driven by
Incoherent Light: From Dimers to Networks
- Title（参考訳）: 非コヒーレント光により駆動される光ハーベスティングエネルギー移動の定常解析:ダイマーからネットワークへ
- Authors: Pei-Yun Yang and Jianshu Cao
- Abstract要約: 我々は、量子コヒーレンスが非コヒーレント光下でのエネルギー伝達をどのように促進するかを研究する。
無コヒーレント光の下での光ハーベスティング系では、非平衡エネルギー移動フラックス(すなわち定常状態コヒーレンス)は詳細なバランスの崩壊によって駆動される。
定常的コヒーレンス、あるいは同等に、効率は光誘起過渡的コヒーレンス、不均一な枯渇、システム-バス相関の組合せの結果であることに注意する必要がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The question of how quantum coherence facilitates energy transfer has been
intensively debated in the scientific community. Since natural and artificial
light-harvesting units operate under the stationary condition, we address this
question via a non-equilibrium steady-state analysis of a molecular dimer
irradiated by incoherent sunlight and then generalize the key predictions to
arbitrarily-complex exciton networks. The central result of the steady-state
analysis is the coherence-flux-efficiency relation:$\eta=c\sum_{i\neq
j}F_{ij}\kappa_j=2c\sum_{i\neq j}J_{ij}{\rm Im}[{\rho}_{ij}]\kappa_j$ with $c$
the normalization constant. In this relation, the first equality indicates that
energy transfer efficiency $\eta$ is uniquely determined by the trapping flux,
which is the product of flux $F$ and branching ratio $\kappa$ for trapping at
the reaction centers, and the second equality indicates that the energy
transfer flux $F$ is equivalent to quantum coherence measured by the imaginary
part of the off-diagonal density matrix, i.e., $F_{ij}=2J_{ij}{\rm
Im}[{\rho}_{ij}]$. Consequently, maximal steady-state coherence gives rise to
optimal efficiency. The coherence-flux-efficiency relation holds rigorously and
generally for any exciton networks of arbitrary connectivity under the
stationary condition and is not limited to incoherent radiation or incoherent
pumping. For light-harvesting systems under incoherent light, non-equilibrium
energy transfer flux (i.e. steady-state coherence) is driven by the breakdown
of detailed balance and by the quantum interference of light-excitations and
leads to the optimization of energy transfer efficiency. It should be noted
that the steady-state coherence or, equivalently, efficiency is the combined
result of light-induced transient coherence, inhomogeneous depletion, and
system-bath correlation, and is thus not necessarily correlated with quantum
beatings.
- Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンスがいかにエネルギー移動を促進するかという問題は、科学界で激しく議論されている。
自然光と人工光ハーベスティングユニットは定常状態で動作するため、不連続の太陽光で照射された分子ダイマーの非平衡定常解析を行い、鍵となる予測を任意に複雑な励起子ネットワークに一般化する。
定常状態解析の主な結果はコヒーレンス-流束-効率関係である:$\eta=c\sum_{i\neq j}F_{ij}\kappa_j=2c\sum_{i\neq j}J_{ij}{\rm Im}[{\rho}_{ij}]\kappa_j$ with $c$ 正規化定数。
この関係において、第1等式は、エネルギー移動効率 $\eta$ が、反応中心でトラッピングするために、フラックス $f$ と分岐比 $\kappa$ の積であるトラップフラックスによって一意に決定され、第2等式は、エネルギー移動フラックス $f$ は、対角密度行列の虚部によって測定された量子コヒーレンス、すなわち $f_{ij}=2j_{ij}{\rm im}[{\rho}_{ij}]$ と等価であることを示している。
その結果、最大定常コヒーレンスが最適効率をもたらす。
コヒーレンス流束効率関係は、定常条件下で任意の接続を持つ任意のエキシトンネットワークに対して厳密かつ一般に保持され、非コヒーレント放射線や非コヒーレントポンプに限定されない。
無コヒーレント光の下での光ハーベスティング系では、非平衡エネルギー伝達フラックス(すなわち定常状態コヒーレンス)は詳細なバランスの崩壊と光励起の量子干渉によって駆動され、エネルギー伝達効率の最適化につながる。
定常コヒーレンス、あるいは同等に、効率は光誘起過渡コヒーレンス、不均一な枯渇、システム-バス相関の組合せの結果であり、従って量子的ビーティングと必ずしも相関しない点に注意する必要がある。
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