論文の概要: Non-Equilibrium Dynamics of the Time-Dependent Excitonic Coupling in Fluorescent Protein Dimers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00027v1
- Date: Wed, 22 Apr 2026 14:54:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-11 06:56:26.415505
- Title: Non-Equilibrium Dynamics of the Time-Dependent Excitonic Coupling in Fluorescent Protein Dimers
- Title（参考訳）: 蛍光タンパク質二量体における時間依存性励起結合の非平衡ダイナミクス
- Authors: Robson Christie, Cerys Murray, Youngchan Kim, Jaewoo Joo,
- Abstract要約: 量子古典的ハイブリッドワークフローを用いて、二量体金星蛍光タンパク質のホモ二量体における励起結合を定量化する。
この格差は、27.6染色体中心体分離における近接場多極性効果の重要な役割を浮き彫りにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4449464910072918
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We quantify the excitonic coupling in the homodimer of dimeric Venus fluorescent protein using a quantum-classical hybrid workflow. Employing a transition-density coupling formalism, we calculate $J = 74.38~\mathrm{cm^{-1}}$, which is 5.6 times stronger than the far-field point-dipole estimate of $13.31~\mathrm{cm^{-1}}$. This disparity highlights the critical role of near-field multipolar effects at the 27.6~Å chromophore centroid separation. Furthermore, we argue that a separation of timescales resolves the apparent theoretical tension between robust experimental excitonic couplings and the highly decoherent biological environment. While it has been hypothesised that the fluorescent protein $β$-barrel scaffold sustains coupling by attenuating thermal fluctuations, we emphasise that the separation of timescales fundamentally applies irrespective of the exact degree of environmental noise suppression. Collective photoexcitation imprints the Davydov splitting under optical-limit dielectric screening upon absorption, preceding bulk solvent relaxation and sub-picosecond environmental dephasing. To characterise the subsequent post-absorption evolution, we employ stochastic simulations for quantum parts to model the transition from a delocalised exciton superposition to incoherent hopping between localised chromophore states.
- Abstract（参考訳）: 量子古典的ハイブリッドワークフローを用いて、二量体金星蛍光タンパク質のホモ二量体における励起結合を定量化する。
遷移密度結合形式を用いて、$J = 74.38~\mathrm{cm^{-1}}$を計算し、これは遠点双極子推定の13.31~\mathrm{cm^{-1}}$の5.6倍の値である。
この相違は、27.6~12 色調中心体分離における近接場多極性効果の重要な役割を浮き彫りにする。
さらに、時間スケールの分離は、頑健な実験的なエキトニックカップリングと高度に非コヒーレントな生物学的環境の間の明らかな理論的緊張を解消すると主張する。
蛍光タンパク質である$β$-barrelの足場は熱ゆらぎを減衰させることで結合を維持できると推測されているが、時間スケールの分離は環境騒音の抑制の正確な程度によらず、基本的に適用可能であることを強調している。
集団光励起は、吸収、バルク溶媒の緩和、サブピコ秒の環境劣化による光学限界誘電体スクリーニングの下でのダヴィドフ分裂をインプリントする。
その後の吸収後の進化を特徴づけるために、量子部品の確率的シミュレーションを用いて、非局在な励起子重ね合わせから局所化された色調状態間の非コヒーレントホッピングへの移行をモデル化する。
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