系間交差に及ぼす磁場効果の動力学シミュレーションにより解明

気相分子の項間交差が磁場によってどのように影響を受け、なぜ三重項の零磁場分裂の大きさE_<gap>より小さな磁場で蛍光収率が1/3になるのかという問題に3つの方向から挑んだ。(1)拡張Bixon-Jortner(B-J)モデル光励起で生成したS_1振電準位sとそれに直接結合する三重項振電準位{b_j}からなる系({b_j}が等エネルギー間隔∈を持つB-Jモデル)に直接結合しない副準位{c_j}を加えて磁場効果を模した(二重項として扱う)。磁場によってできる{b_j}と{c_j}の線形結合準位{b_j}{c_j}が等エネルギー間隔∈/2になる場合は(staggered構造)、量子収率が2/3になる磁場強度H_<1/2>とE_<gap>の比は約0.2になる。このような弱い磁場でも、吸収帯の中心では{b_j}と{c_j}は1:1に混ざる(中心から離れればsが無い場合の小さな比0.9:0.1に近づく)。直接の相互作用が無い等エネルギーのb_<j′>とc_jの間に大きなmixingが起こる。。(2)ランダム行列モデルハミルトニアンを構築し、その行列要素をランダム行列の理論に従って評価した。スピンと振動の自由度の間の相互作用(例えば、スピン-回転とコリオリ相互作用の二次摂動)がstaggered構造を引き起こすことが示された。回転振動準位が高くなるにつれて磁場効果が促進されるのは、この種の相互作用が大きくなるからである。高い磁場消光効率はスピンと振動の間のある種カオス的なエネルギー移動が原因となっている。シミュレーションポテンシャルを入力して、磁場消光過程のより現実的なシミュレーションを行った。二振動自由度系に適用した結果、カオス的な振動のエネルギー領域で高い効率の磁場消光がみられた。上記(1)(2)のモデルの解釈に沿った結果となっている。

気相分子の項間交差が磁場によってどのように影響を受け、なぜ三重項の零磁場分裂の大きさE_<gap>より小さな磁場で蛍光収率が1/3になるのかという問題に3つの方向から挑んだ。(1)拡張Bixon-Jortner(B-J)モデル光励起で生成したS_1振電準位sとそれに直接結合する三重項振電準位{b_j}からなる系({b_j}が等エネルギー間隔∈を持つB-Jモデル)に直接結合しない副準位{c_j}を加えて磁場効果を模した(二重項として扱う)。磁場によってできる{b_j}と{c_j}の線形結合準位{b_j}{c_j}が等エネルギー間隔∈/2になる場合は(staggered構造)、量子収率が2/3になる磁場強度H_<1/2>とE_<gap>の比は約0.2になる。このような弱い磁場でも、吸収帯の中心では{b_j}と{c_j}は1:1に混ざる(中心から離れればsが無い場合の小さな比0.9:0.1に近づく)。直接の相互作用が無い等エネルギーのb_<j′>とc_jの間に大きなmixingが起こる。。(2)ランダム行列モデルハミルトニアンを構築し、その行列要素をランダム行列の理論に従って評価した。スピンと振動の自由度の間の相互作用(例えば、スピン-回転とコリオリ相互作用の二次摂動)がstaggered構造を引き起こすことが示された。回転振動準位が高くなるにつれて磁場効果が促進されるのは、この種の相互作用が大きくなるからである。高い磁場消光効率はスピンと振動の間のある種カオス的なエネルギー移動が原因となっている。シミュレーションポテンシャルを入力して、磁場消光過程のより現実的なシミュレーションを行った。二振動自由度系に適用した結果、カオス的な振動のエネルギー領域で高い効率の磁場消光がみられた。上記(1)(2)のモデルの解釈に沿った結果となっている。