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电荷转移复合物中超快非绝热动力学的多组态埃伦费斯特模拟

DOI：10.1063/1.5062608 期刊：The Journal of Chemical Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 旨在弥补标准平均场Ehrenfest方法中相关性缺失的多组态Ehrenfest（MCE）方法，已被提出作为量子传播的相干态基ansatz[D. V. Shalashilin，《化学物理杂志》130卷244101页(2009年)]，以及基于变分高斯的多组态含时Hartree（G-MCTDH）方法的经典极限[S. R?mer与I. Burghardt，《分子物理》111卷3618页(2013年)]。本文建立了这些方案间的形式联系，并评估了MCE在经典极限子系统相干态表示中的性能。以寡聚噻吩-富勒烯给体-受体复合物的超快相干电荷转移动力学为代表性模型体系（采用双态线性振动耦合模型描述），将MCE计算结果与10-40个振动模下的MCTDH参考计算进行对比。研究表明：当维度超过10个模时，电子相干的正确表征关键取决于初始未占据高斯函数的采样。
作者： Tianji Ma，Matteo Bonfanti，Pierre Eisenbrandt，Rocco Martinazzo，Irene Burghardt
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

建立多组态埃伦费斯特（MCE）方法之间的正式联系，并评估其在模拟电荷转移复合物中的超快非绝热动力学性能，特别是针对电子相干性和关联效应。

研究成果

MCE方法通过更精准地捕捉非绝热动力学中的电子相干性与渐近态叠加效应，改进了标准Ehrenfest方法。但其性能高度依赖初始采样，高维系统需采用优化方案。虽然该方法对短时动力学有效，但在能量守恒与长时相干性表征方面仍存在挑战，表明需要混合或多层方法。

研究不足

MCE方法存在能量不守恒现象，在100飞秒传播过程中能量增加约100毫电子伏特。对于超过10个模式的体系难以收敛，需要大量轨迹（多达5000条）且对初始采样敏感。计算成本随维度增加而急剧上升，限制了该方法在高维体系中的应用。该方法难以准确描述长时间的相干性。

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