論文の概要: Elucidating the Synergetic Interplay between Average Intermolecular Coupling and Coupling Disorder in Short-Time Exciton Transfer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23427v1
- Date: Tue, 24 Mar 2026 16:57:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.598536
- Title: Elucidating the Synergetic Interplay between Average Intermolecular Coupling and Coupling Disorder in Short-Time Exciton Transfer
- Title（参考訳）: 短時間のエクシトン移動における平均分子間結合と結合障害の相乗的相互作用の解明
- Authors: Siwei Wang, Guangming Liu, Hsing-Ta Chen,
- Abstract要約: 分子集合体におけるエクシトン輸送は、有機光学と光ハーベスティングシステムの性能を管理する基本的なプロセスである。
超高速分光法の最近の進歩は、フェムト秒からピコ秒までの時間スケールでエキシトン運動が弾道的な短周期状態に焦点を合わせている。
本研究では,オンサイトエネルギー(対角)障害と分子間結合変動の双方を対象とする1次元格子における短時間励起子ダイナミクスの解析フレームワークを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.900133159039129
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Exciton transport in molecular aggregates is a fundamental process governing the performance of organic optoelectronics and light-harvesting systems. While most theoretical studies have emphasized long-time transport behavior, recent advances in ultrafast spectroscopy have brought into focus the short-time regime, in which exciton motion remains ballistic on femtosecond-to-picosecond timescales. In this work, we develop an analytical framework for short-time exciton dynamics in a one-dimensional lattice subject to both on-site energetic (diagonal) disorder and intermolecular coupling (off-diagonal) fluctuations. Utilizing the reciprocal-space analysis, we derive closed-form expressions for the first and second spatial moments considering both localized excitation and moving Gaussian initial conditions. Our analytical and numerical results show that, while the long-time dynamics are influenced by diagonal disorder, the short-time ballistic expansion is governed primarily by off-diagonal disorder. Crucially, we reveal a synergistic interplay between the average intermolecular coupling and the off-diagonal coupling disorder strength, demonstrating that they contribute equivalently to short-time exciton transport. Moreover, we integrate this generic disorder model with a realistic molecular system within the framework of macroscopic quantum electrodynamics, thereby providing a theoretical foundation for characterizing and optimizing ultrafast energy flow of disordered molecular aggregates in complex dielectric media.
- Abstract（参考訳）: 分子集合体におけるエクシトン輸送は、有機光学と光ハーベスティングシステムの性能を管理する基本的なプロセスである。
多くの理論的研究は、長時間の輸送挙動を強調してきたが、近年の超高速分光法は、フェムト秒からピコ秒までの時間スケールで励起子運動が弾道的な短周期状態に焦点を合わせている。
本研究では,オンサイトエネルギー(対角)障害と分子間結合(対角)変動の両方を対象とする1次元格子における短時間励起子ダイナミクスの解析フレームワークを開発する。
相互空間解析を用いて、局所励起とガウス初期条件の両方を考慮した第1および第2空間モーメントの閉形式表現を導出する。
解析的および数値的な結果は、長時間の力学は対角障害の影響を受けているが、短時間の弾道伸展は主に対角障害に支配されていることを示している。
要旨は, 平均分子間結合と対角外結合障害強度の相乗的相互作用を明らかにし, 短時間のエキシトン輸送に等価であることを示す。
さらに、この総称障害モデルと、マクロ的な量子電磁力学の枠組み内での現実的な分子システムを統合することにより、複雑な誘電体媒体における乱れた分子集合体の超高速エネルギーフローをキャラクタリゼーションし、最適化するための理論的基盤を提供する。
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