PDF《聚合物中产生双激子的新通道 ！》

聚合物中产生双激子的新通道! 张锡娟!) 李广起") #) 孙鑫") #) !) (扬州大学理学院物理系, 扬州大学复杂性科学研究中心, 扬州 ""$%%") ") (复旦大学理论物理研究中心和表面物理国家重点实验室, 上海 "%%&##) #) (上海技术物理研究所红外物理国家实验室, 上海 "%%%'#) ("%%! 年(月!( 日收到;

"%%! 年)月#! 日收到修改稿) 由于聚合物中的双激子能产生新奇的光致极化反转现象, 如何在聚合物中产生双激子变成为一个重要的研究 课题*在现在已知的产生双激子的通道以外, 提出了一条新的通道: 双电子激发, 并用动力学方法研究了此通道产 生双激子的弛豫过程 (包括键结构畸变和电子态的方面) , 确定了双激子形成和极化反转所需要的时间* 关键词:聚合物,双激子,通道 ! 国家重点基础研究发展规划项目 (批准号: 、 国家自然科学基金 (批准号: 和江苏省自然科学基金 (批准号: 资助的课题 * ! 引言聚合物是重要的光电功能材料 [!―&] * 已经发现, 在聚合物中, 由光激发导致的激发态有许多奇异的 性质, 它们是基态所没有的, 特别是最近发现: 聚合 物中的双激子具有负极化率的现象, 这是非常罕见 的[$, (] * 利用负极化可产生光致极化反转: 高分子吸 收一个光子后, 它的电偶极矩的方向发生反转, 这是 在一个单分子中实现的, 可以实现纳米量级的分子 开关器件, 具有很好的应用前景* 因而, 研究如何产 生双激子, 成为理论研究的重要内容* 现在, 人们所知道的产生双激子的通道有两种: !) 逐级激发* 高分子中吸收一个光子, 形成电子0空 穴对, 它使键结构畸变, 在能隙中产生两个电子束缚 态, 形成一个自陷激子* 自陷激子再吸收一个光子, 二次激发形成双激子 [(] *") 激子复合*是由两个激子 在聚合物链中复合, 使两个互相靠近的激子在一定 的外电扬作用下, 演变为一个双激子 [)―,] * 本文将研究一种新的产生双激子的过程: 在双 光子激发下, 价带中的两个电子被激发至导带, 通过 价键的畸变而形成双激子* 在这样一种产生双激子 的过程中, 键结构的演变过程如何?作为分子开关 器件, 开关响应的时间愈短愈好*这需要计算双电子 激发形成双激子的弛豫时间是多少? 本文用晶格动力学的方法, 模拟了晶格畸变的 演化过程, 就上述问题进行了定量的研究, 确定了光 致极化反转的弛豫时间* " 理论公式 由于聚合物分子的链是准一维系统, 它的能谱 和键的畸变依赖于激发― ― ―自陷效应* 由于自陷过 程来源于链的低维不稳定性, 物理过程与高分子的 具体结构关系不大, 各种聚合物都可以用

112 [!%] 模 型来模拟*因此, 系统的哈密顿量可以写为 !112

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