分子激发态的演化与核运动的相互作用

分子在外界刺激下处于电子激发态，通过与核运动的耦合可以发生丰富的物理过程，如单光子辐射、能量转移、电离、分子结构异构化以及无辐射跃迁等。分子激发态的运动过程是分子开关、分子马达的关键所在，也是提高发光材料和光伏材料性能的关键所在。本项目提出发展多振动模式混合的路径积分关联函数的激发态衰变理论，创新点在于超越了传统的单一模式的位移谐振子近似以及对于辐射和无辐射过程统一的描述。对于分子异构化过程，由于初末态结构变化很大，将采用第一性原理的激发态动力学演化方法，获得与辐射、内转换相互竞争的异构化速率。

本项目的研究目标是系统发展分子激发态的动态理论，掌握激发态的演化与调控规律，以典型发光分子体系以及具有聚集诱导发光的分子为例，从光发射、内转换到异构化等各种竞争过程，研究化学结构，包括原子取代、基团取代、共轭长度等对这些过程的影响，从而更加深刻地理解分子激发态的运动规律。本项目要解决的关键科学问题就是多振动模式耦合、初末态抛物面形状不同等效应对于激发态过程的贡献，在发展更普适的理论形式的基础上，探索具有聚集诱导发光特性分子激发态运动规律及其可调控性。经过3年的努力，本项目取得以下成果: (1) 包含Duschinsky转动和Herzberg-Teller效应的多原子分子的吸收发射光谱、激发态的辐射和无辐射跃迁速率的统一理论形式--振动关联函数表达式; (2) 分子聚集态中的激发态过程与聚集增强发光现象的理论模拟； (3)发展了分子激发态的非绝热电子动力学模拟方法；（4）自旋-轨道耦合与非绝热耦合相结合的分子激发态的磷光过程的理论。.项目共发表SCI论文10篇，应邀在Physics Reports上撰写相关的综述。