Influence of intra-molecular vibrational modes on excitation energy transfer in molecular aggregates

Abstract

Přenos energie v molekulárních agregátech je obecně obtížné popsat jednoduchým, ale účinným způsobem. Často dochází ke kompromisu mezi přesností simulovaných výsledků a úrovní pochopení odpovídajících fyzikálních procesů. Pro pochopení vývoje systému s elektronovými stupni volnosti je také nutné porozumět vlivu systému na vývoj lázně. K získání vhledu do vývoje lázně zavádíme exaktní faktorizaci elementů matice hustoty reprezentující provázaný stav lázně a systému. Této faktorizace využijeme k odvození it- erativních řídících rovnic. Iterativní popis vývoje lázně pak použijeme k odvození korigov- aného paměťového jádra s korelačními funkcemi v lokální bázi s předpokladem lineárních harmonických oscilátorů jako módů lázně. Tento přístup se pokouší vylepšit stávající poruchové řídící rovnice v režimu slabé interakce mezi systémem a lázní. K posouzení dosaženého vylepšení použijeme teorii na systémy s konečnou lázní malé velikosti. 1

The energy transfer in molecular aggregates is generally hard to describe in a simple yet effective manner. There is often a trade-off between the accuracy of simulated results and the level of understanding of the underlying physics. To understand the evolution of a system with electronic degrees of freedom, understanding the influence of the system's evolution on the evolution of the bath is also required. To obtain an insight into the bath evolution, we introduce an exact factorization of the density matrix elements representing an entangled state of the bath and the system. We leverage this factorization to derive iterative quantum master equations. Iterative treatment of bath evolution is then used to derive corrected memory kernel with correlation functions in a local basis with the assumption of linear harmonic oscillators as modes of the bath. This approach attempts to improve existing perturbative master equations in a regime of weak interaction between the system and the bath. To judge the improvement achieved, we apply the theory to systems with the finite bath of small size. 1