Two-dimensional electron states bound to an off-plane donor in a magnetic field

The states of an electron confined in a two-dimensional (2D) plane and bound to an off-plane donor impurity center, in the presence of a magnetic field, are investigated. The energy levels of the ground state and the first three excited states are calculated variationally. The binding energy and the mean orbital radius of these states are obtained as a function of the donor center position and the magnetic field strength. The limiting cases are discussed for an in-plane donor impurity (i.e. a 2D hydrogen atom) as well as for the donor center far away from the 2D plane in strong magnetic fields, which corresponds to a 2D harmonic oscillator.

CALCULATION OF MAGNETODONOR STATES IN InP AND POLARON EFFECTS

Far-infrared transitions in polar semiconductors are known to be affected by the presence of shallow donor impurities, external magnetic fields and the electron-LO-phonon interaction. We calculate the magnetodonor states in indium phosphide by a diagonalization procedure, and introduce the electron-phonon interaction by the Frohlich term. The main effects of this perturbation are calculated by a multi-level version of the Wigner-Brillouin theory. We determine the transition energies, from the ground state to excited states, and find good qualitative agreement with recently reported absorption-spectroscopy measurements in the 100-800 cm(-1) range, with applied magnetic fields up to 30 T. Our calculations suggest that experimental peak splittings in the 400-450 cm(-1) range are due to the electron-phonon interaction.

Excited-State Dynamics in fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(L)](+)

Excited-state dynamics in fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(cis-L)](+) (Me(4)phen = 3,4,7,8-tetramethyl-1,10-phenanthroline, L = 4-styrylpyridine (stpy) or 1,2-bis(4-pyridyl)ethylene (bpe)) were investigated by steady-state and time-resolved techniques. A complex equilibrium among three closely lying excited states, 3IL(cis-L), (3)MLCT(Re -> me4phen), and (3)IL(Me4phen), has been established. Under UV irradiation, cis-to-trans isomerization of coordinated cis-L is observed with a quantum yield of 0.15 in acetonitrile solutions. This photoreaction competes with radiative decay from (3)MLCT(Re -> Me4phen) and (3)IL(Me4phen) excited states, leading to a decrease in the emission quantum yield relative to the nonisomerizable complex fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(bpa)](+) (bpa = 1,2-bis(4-pyridyl)ethane). From temperature-dependent time-resolved emission measurements in solution and in poly(methyl methacrylate) (PMMA) films, energy barriers (Delta E(a)) for interconversion between (3)MLCT(Re -> me4Phen) and (3)IL(Me4phen) emitting states were determined. For L = cis-stpy, Delta E(a) = 11 (920 cm(-1)) and 15 kJ mol(-1) (1254 cm(-1)) in 5:4 propionitrile/butyronitrile and PMMA, respectively. For L = cis-bpe, Delta E(a) = 13 kJ mol(-1) (1087 cm(-1)) in 5:4 propionitrile/butyronitrile. These energy barriers are sufficient to decrease the rate constant for internal conversion from higher-lying (3)IL(me4phen) state to (3)MLCT(Re -> Me4phen), k(i) congruent to 10(6) s(-1). The decrease in rate allows for the observation of intraligand phosphorescence, even in fluid medium at room temperature. Our results provide additional insight into the role of energy gap and excited-state dynamics on the photochemical and photophysical properties of Re(I) polypyridyl complexes.

A CASSCF/MRCI Study of the Low-Lying Electronic States of the BeS Molecule

Accurate potential energy curves, dipole moment functions, dissociation energies, and molecular constants for several low-lying singlet and triplet electronic states of BeS were investigated using the CASSCF/MRCI methodology, and the cc-pV5Z basis set for beryllium, and the aug-cc-pV(5+d) Z set for sulfur. Besides presenting improved results for the three lowest lying states, this study presents the first theoretical characterization of another set of nine excited states so far unknown experimentally. Our results are sufficiently accurate to reliably guide the experimental search and characterization of these states, and also to confirm the experimental assignment of the B(1)Sigma(+) excited state. (C) 2010 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem 111: 1694-1700, 2011

Two-dimensional electron states bound to an off-plane donor in a magnetic field

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Virtual States, Halos and Resonances in Three-Body Atomic and Nuclear Systems

By considering nuclear and ultracold trapped atomic systems, we review the trajectory of Efimov excited states in the complex plane by changing the two-body scattering lengths and one three-body scale.

Brunnian and Efimov N-Body States

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Excited state dynamics of the Ho3+ ions in holmium singly doped and holmium, praseodymium-codoped fluoride glasses

The deactivation of the two lowest excited states of Ho3+ was investigated in Ho3+ singly doped and Ho3+, Pr3+-codoped fluoride (ZBLAN) glasses. We establish that 0.1-0.3 mol % Pr3+ can efficiently deactivate the first excited (I-5(7)) state of Ho3+ while causing a small reduction of similar to 40% of the initial population of the second excited (I-5(6)) state. The net effect introduced by the Pr3+ ion deactivation of the Ho3+ ion is the fast recovery of the ground state of Ho3+. The Burshstein model parameters relevant to the Ho3+-> Pr3+ energy transfer processes were determined using a least squares fit to the measured luminescence decay. The energy transfer upconversion and cross relaxation parameters for 1948, 1151, and 532 nm excitations of singly Ho3+-doped ZBLAN were determined. Using the energy transfer rate parameters we determine from the measured luminescence, a rate equation model for 650 nm excitation of Ho3+-doped and Ho3+, Pr3+-doped ZBLAN glasses was developed. The rate equations were solved numerically and the population inversion between the I-5(6) and the I-5(7) excited states of Ho3+ was calculated to examine the beneficial effects on the gain associated with Pr3+ codoping. (c) 2007 American Institute of Physics.

CALCULATION of MAGNETODONOR STATES IN InP and POLARON EFFECTS

Far-infrared transitions in polar semiconductors are known to be affected by the presence of shallow donor impurities, external magnetic fields and the electron-LO-phonon interaction. We calculate the magnetodonor states in indium phosphide by a diagonalization procedure, and introduce the electron-phonon interaction by the Frohlich term. The main effects of this perturbation are calculated by a multi-level version of the Wigner-Brillouin theory. We determine the transition energies, from the ground state to excited states, and find good qualitative agreement with recently reported absorption-spectroscopy measurements in the 100-800 cm(-1) range, with applied magnetic fields up to 30 T. Our calculations suggest that experimental peak splittings in the 400-450 cm(-1) range are due to the electron-phonon interaction.

Fully relativistic calculations on the potential energy surfaces of the lowest 23 states of molecular chlorine

The electronic structure and spectroscopic properties (R(e), omega(e), omega(e)x(e), beta(e), and T(e)) of the ground state and the 22 lowest excited states of chlorine molecule were studied within a four-component relativistic framework using the MOLFDIR program package. The potential energy curves of all possible 23 covalent states were calculated using relativistic complete open shell configuration interaction approach. In addition, four component multireference configuration interaction with single and double excitation calculations were performed in order to infer the effects due to dynamical correlation in vertical excitations. The calculated properties are in good agreement with the available experimental data.

Presence of excited electronic state in CaWO4 crystals provoked by a tetrahedral distortion: An experimental and theoretical investigation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Universality of Three-Body Systems in 2D: Parametrization of the Bound States Energies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Stable and mobile excited two-dimensional dipolar Bose-Einstein condensate solitons

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Excited-state dynamics of meso-tetrakis(sulfonatophenyl) porphyrin J-aggregates

The excited-state dynamics of free-base meso-tetrakis(sulfonatophenyl) porphyrin J-aggregates obtained by the Z-scan technique in femto- and picosecond time scales, along with UV-Vis spectroscopy and flash photolysis is reported. Besides obtaining the S-1 state lifetime, the discrimination between internal conversion and intersystem crossing nonradiative processes from that state was also possible, and their rates and respective quantum yields were found. The aggregates present reverse saturable absorption at 532 nm for both singlet and triplet excited states. The data shown is important for several applications such as optical limiting, photodynamic therapy and others. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Übergangsmomente zwischen angeregten Zuständen mit der RI-CC2-Methode: Implementierung und Anwendung auf Triplett-Excimere

Die Themengebiete dieser Arbeit umfassen sowohl methodische Weiterentwicklungen im Rahmen der ab initio zweiter Ordnungsmethoden CC2 und ADC(2) als auch Anwendungen dieser Weiterentwick-lungen auf aktuelle Fragestellungen. Die methodischen Erweiterungen stehen dabei hauptsächlich im Zusammenhang mit Übergangsmomenten zwischen angeregten Zuständen. Durch die Implementie-rung der selbigen ist nun die Berechnung transienter Absorptionsspektren möglich. Die Anwendungen behandeln vorwiegend das Feld der organischen Halbleiter und deren photo-elektronische Eigen-schaften. Dabei spielen die bislang wenig erforschten Triplett-Excimere eine zentrale Rolle.rnDie Übergangsmomente zwischen angeregten Zuständen wurden in das Programmpaket TUR-BOMOLE implementiert. Dadurch wurde die Berechnung der Übergangsmomente zwischen Zustän-den gleicher Multiplizität (d.h. sowohl Singulett-Singulett- als auch Triplett-Triplett-Übergänge) und unterschiedlicher Multiplizität (also Singulett-Triplett-Übergänge) möglich. Als Erweiterung wurde durch ein Interface zum ORCA Programm die Berechnung von Spin-Orbit-Matrixelementen (SOMEs) implementiert. Des Weiteren kann man mit dieser Implementierung auch Übergänge in offenschaligen Systemen berechnen. Um den Speicherbedarf und die Rechenzeit möglichst gering zu halten wurde die resolution-of-the-identity (RI-) Näherung benutzt. Damit lässt sich der Speicherbedarf von O(N4) auf O(N3) reduzieren, da die mit O(N4) skalierenden Größen (z. B. die T2-Amplituden) sehr effizient aus RI-Intermediaten berechnet werden können und daher nicht abgespeichert werden müssen. Dadurch wird eine Berechnung für mittelgroße Moleküle (ca. 20-50 Atome) mit einer angemessenen Basis möglich.rnDie Genauigkeit der Übergangsmomente zwischen angeregten Zuständen wurde für einen Testsatz kleiner Moleküle sowie für ausgewählte größere organische Moleküle getestet. Dabei stellte sich her-aus, dass der Fehler der RI-Näherung sehr klein ist. Die Vorhersage der transienten Spektren mit CC2 bzw. ADC(2) birgt allerdings ein Problem, da diese Methoden solche Zustände nur sehr unzureichend beschreiben, welche hauptsächlich durch zweifach-Anregungen bezüglich der Referenzdeterminante erzeugt werden. Dies ist für die Spektren aus dem angeregten Zustand relevant, da Übergänge zu diesen Zuständen energetisch zugänglich und erlaubt sein können. Ein Beispiel dafür wird anhand eines Singulett-Singulett-Spektrums in der vorliegenden Arbeit diskutiert. Für die Übergänge zwischen Triplettzuständen ist dies allerdings weniger problematisch, da die energetisch niedrigsten Doppelan-regungen geschlossenschalig sind und daher für Tripletts nicht auftreten.rnVon besonderem Interesse für diese Arbeit ist die Bildung von Excimeren im angeregten Triplettzu-stand. Diese können aufgrund starker Wechselwirkungen zwischen den π-Elektronensystemen großer organischer Moleküle auftreten, wie sie zum Beispiel als organische Halbleiter in organischen Leucht-dioden eingesetzt werden. Dabei können die Excimere die photo-elktronischen Eigenschaften dieser Substanzen signifikant beeinflussen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden daher zwei solcher Sys-teme untersucht, [3.3](4,4’)Biphenylophan und das Naphthalin-Dimer. Hierzu wurden die transienten Anregungsspektren aus dem ersten angeregten Triplettzustand berechnet und diese Ergebnisse für die Interpretation der experimentellen Spektren herangezogen. Aufgrund der guten Übereinstimmung zwischen den berechneten und den experimentellen Spektren konnte gezeigt werden, dass es für eine koplanare Anordnung der beiden Monomere zu einer starken Kopplung zwischen lokal angereg-ten und charge-transfer Zuständen kommt. Diese Kopplung resultiert in einer signifikanten energeti-schen Absenkung des ersten angeregten Zustandes und zu einem sehr geringen Abstand zwischen den Monomereinheiten. Dabei ist der angeregte Zustand über beide Monomere delokalisiert. Die star-ke Kopplung tritt bei einem intermolekularen Abstand ≤4 Å auf, was einem typischen Abstand in orga-nischen Halbleitern entspricht. In diesem Bereich kann man zur Berechnung dieser Systeme nicht auf die Förster-Dexter-Theorie zurückgreifen, da diese nur für den Grenzfall der schwachen Kopplung gültig ist.