实验研究：分子间单重态激子裂变与电荷转移模型

"本文主要探讨了分子间单重态激子裂变的动力学过程，并通过实验研究了电荷转移模型的适用性。实验以红荧烯分子为研究对象，利用双源共蒸发技术制备了掺杂混合薄膜，并对薄膜进行光致发光谱和瞬态衰减曲线的测量。通过耦合的速率方程组分析，揭示了激子裂变过程中的关键速率常数。研究发现，红荧烯分子间的电子转移表现出量子隧穿效应，且激子裂变速率随着分子间距增加呈指数下降，这些结果支持了电荷转移模型，为理解激子裂变的微观机制提供了实验证据。" 在这项研究中，作者首先指出电荷转移模型是解释分子间单重态激子裂变的重要理论框架，但该模型的准确性和涉及的电子转移过程尚存在争议。实验选择具有激子裂变性质的红荧烯分子，利用双源共蒸发法制造了4组掺杂的混合薄膜，这使得研究人员能够在室温条件下研究这些薄膜的光学性质。 通过对混合薄膜的光致发光谱和瞬态衰减曲线的测量，研究人员得以观察激子裂变的过程。他们依据“S1+S0↔1(TT)i↔T1+T1”的三状态反应模型，运用耦合的速率方程组对实验数据进行拟合，从而提取出与激子裂变相关的速率常数。同时，通过计算红荧烯分子的平均间距，他们可以更深入地探讨分子间的相互作用。 实验结果显示，红荧烯分子间的电子转移具有量子隧穿的特性，这意味着电子能够越过一定的能垒，即使分子间距较大，也能发生转移。更重要的是，他们发现激子裂变的速率与分子间距的关系符合指数衰减规律，这与电荷转移模型的预测相吻合。这一发现不仅证实了电荷转移模型的有效性，也为理解和优化基于激子裂变的有机光伏器件提供了重要的理论依据。 激子裂变作为一种潜在提高光电转换效率的机制，近年来受到了广泛的关注。通过这项实验，科学家们能够更深入地理解激子如何在分子间裂变并转化为自由载流子，这有助于设计出更高效率的有机太阳能电池。同时，该研究还强调了量子隧穿在分子电子转移过程中的重要作用，为未来研究提供了新的视角和实验基础。