【摘 要】
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二维三阶非线性响应电子光谱是研究微观结构和微观动力学强有的工具。它已经被广泛应用于光合作用捕光系统中能量传输的研究中。在本论文中,我们重点介绍二维电子光谱的理论模
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二维三阶非线性响应电子光谱是研究微观结构和微观动力学强有的工具。它已经被广泛应用于光合作用捕光系统中能量传输的研究中。在本论文中,我们重点介绍二维电子光谱的理论模拟。通过二维电子光谱的模拟,我们研究了两个经典的光合作用捕光系统。其中一个是来自绿色硫细菌的Fenna-Matthews-Olson(FMO)复合物;另一个是来自Rhodomonas CS24中的phycoerythrin545(PE545)。 第一章,我们介绍了二维电子光谱的基础知识,主要包括光与物质相互作用,密度矩阵微扰展开,n阶响应函数,线性吸收谱和三阶响应函数。 第二章,我们推导了级联运动方程。级联运动方程的基本思想是用无穷多个级联辅助密度矩阵来模拟系统与热库的作用。 第三章,我们研究了绿色硫细菌中捕光天线复合物FMO的一个子单元和反应中心的能量传递。首先,通过实验报道的细菌叶绿素分子的能量和它们间的耦合强度,构建了该系统包含反应中心的哈密顿量及约化模型。然后,基于该哈密顿量模型通过级联运动方程研究了不同分子间和反应中心的激子布居演化。最后,为了获得在能量传输过程中不同激子态间的相干性,计算了FMO及其约化模型的二维三阶光子回波谱。结果显示在能量捕获过程中,FMO复合物存在冗余结构。该发现将有助于找出一些简化结构来构建人造光合作用材料。 第四章,我们用级联运动方程方法模拟了在室温下的PE545的二维电子光谱。模拟结果和Wong等人(Nat.Chem.2012,4,396)的实验结果很吻合,并绘制了光谱Rephasing部分的交叉峰和nonrephasing部分的对角峰的演化。峰值随布居时间的振荡频率和相位都和实验结果一致。 最后,我们总结了我们的工作,并对光合作用捕光系统中能量传输的研究遇到的困难和方向进行了展望。
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