論文の概要: Excitation relaxation in molecular chain and energy transfer at steady
state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12569v3
- Date: Thu, 15 Apr 2021 11:16:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 02:17:01.865320
- Title: Excitation relaxation in molecular chain and energy transfer at steady
state
- Title（参考訳）: 分子鎖における励起緩和と定常状態におけるエネルギー移動
- Authors: B. A. Tay
- Abstract要約: 励起緩和速度は エネルギースペクトルの中で 隣り合うエキシトンモードの 遷移によって支配される
エクシトン占有数の速度方程式は、生物系におけるエネルギー貯蔵とエネルギー移動を説明するために、Fr"ohlichによって以前に得られたものと類似している。
- 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: We consider the reduced dynamics of a molecular chain weakly coupled to a
phonon bath. With a small and constant inhomogeneity in the coupling, the
excitation relaxation rates are obtained in closed form. They are dominated by
transitions between exciton modes lying next to each other in the energy
spectrum. The rates are quadratic in the number of sites in a long chain.
Consequently, the evolution of site occupation numbers exhibits longer
coherence lifetime for short chains only. When external source and sink are
added, the rate equations of exciton occupation numbers are similar to those
obtained earlier by Fr\"{o}hlich to explain energy storage and energy transfer
in biological systems. There is a clear separation of time scale into a faster
one pertaining to internal influence of the chain and phonon bath, and a slower
one determined by external influence, such as the pumping rate of the source,
the absorption rate of the sink and the rate of radiation loss. The energy
transfer efficiency at steady state depends strongly on these external
parameters, and is robust against a change in the internal parameters, such as
temperature and inhomogeneity. Excitations are predicted to concentrate to the
lowest energy mode when the source power is sufficiently high. In the site
basis, this implies that when sustained by a high power source, a sink
positioned at the center of the chain is more efficient in trapping energy than
a sink placed at its end. Analytic expressions of energy transfer efficiency
are obtained in the high power and low power source limit. Parameters of a
photosynthetic system are used as examples to illustrate the results.
- Abstract（参考訳）: フォノン浴に弱結合した分子鎖の還元力学を考察した。
カップリングの非均一性は小さく一定であり、励起緩和速度は閉じた形で得られる。
これらはエネルギースペクトルで隣り合う励起子モード間の遷移によって支配される。
長いチェーンのサイト数では、レートは2倍になる。
したがって、サイト占有数の進化は短鎖のみに対して長いコヒーレンス寿命を示す。
外部源とシンクを付加すると、エキシトン占有数の速度方程式は、生物系におけるエネルギー貯蔵とエネルギー移動を説明するためにfr\"{o}hlichによって以前に得られたものと似ている。
チェーンとフォノン浴の内的影響に関連するより高速なスケールと、ソースの汲み上げ率、シンクの吸収率、放射線損失率などの外部の影響によって決定される遅いスケールとに、時間スケールが明確に分離されている。
定常状態におけるエネルギー移動効率は、これらの外部パラメータに強く依存し、温度や不均一性などの内部パラメータの変化に対して頑健である。
励起は、電源電力が十分に高いときに最低エネルギーモードに集中するように予測される。
現場ベースでは、高出力源によって維持される場合、チェーンの中心に位置するシンクは、その端に置かれたシンクよりもエネルギーをトラッピングする方が効率的である。
エネルギー伝達効率の解析式は、高出力および低電源限界において得られる。
光合成系のパラメータは、結果を例示するために使用される。
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