Signatures of Vibrational and Electronic Quantum Beats in Femtosecond Coherence Spectra.
Signatures of Vibrational and Electronic Quantum Beats in Femtosecond Coherence Spectra.
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DOI：
10.1021/acs.jpca.0c10807
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发表时间：
2021-04-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Turner DB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Arpin PC;Turner DB
飞秒激光脉冲可以在瞬态吸收光谱测量中产生振荡信号。通常使用飞秒相干谱（FCS）、傅立叶域振幅和在各个振荡频率处的相位分布来研究量子拍频。原则上，人们可以通过将其测量的FCS与微观模型产生的FCS进行比较来识别产生每个量子拍频信号的机制。然而，迄今为止，大多数测量FCS偏离无处不在的谐振子模型。在这里，我们扩大库存模型的测量光谱可以进行比较。我们开发量子力学模型的基本，泛音，和组合带FCS所产生的谐波电位，FCS的非谐波电位，和FCS的一个纯粹的电子二聚体。这项工作巩固了FCS的使用，用于识别电子相干性，可以出现在测量的分子聚集体，包括光合作用蛋白质。此外，未来的研究可以使用导出的表达式来拟合测量的FCS，从而提取分子势能面的微观参数。
Femtosecond laser pulses can produce oscillatory signals in transient-absorption spectroscopy measurements. The quantum beats are often studied using femtosecond coherence spectra (FCS), the Fourier domain amplitude, and phase profiles at individual oscillation frequencies. In principle, one can identify the mechanism that gives rise to each quantum-beat signal by comparing its measured FCS to those arising from microscopic models. To date, however, most measured FCS deviate from the ubiquitous harmonic oscillator model. Here, we expand the inventory of models to which the measured spectra can be compared. We develop quantum-mechanical models of the fundamental, overtone, and combination-band FCS arising from harmonic potentials, the FCS of anharmonic potentials, and the FCS of a purely electronic dimer. This work solidifies the use of FCS for identifying electronic coherences that can arise in measurements of molecular aggregates including photosynthetic proteins. Furthermore, future studies can use the derived expressions to fit the measured FCS and thereby extract microscopic parameters of molecular potential-energy surfaces.
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