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Triplet-Triplet Coupling in Chromophore Dimers: Theory and Experiment

机译：色团二聚体中的三联 - 三联耦合：理论与实验

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Knowledge of triplet state energies and triplet-triplet (T-T) interactions in aggregated organic molecules is essential for understanding photochemistry and dynamics of many natural and artificial systems. In this work, we combine direct phosphorescence measurements of triplet state energies, which are challenging due to the spin-forbidden nature of respective transitions and applicable to only a limited number of systems, with quantum chemical computational tools that can provide valuable qualitative and quantitative information about triplet states of interacting molecules. Using hexatriene, protoporphyrin, pheophorbide, and chlorophyll dimers as model systems, we demonstrate a complicated dependence of T-T coupling on a relative orientation of chromophores, governed by a nodal structure of overlapping electronic wave functions, that modulates interpigment interactions by orders of magnitude. It is also shown that geometrical relaxation of the triplet state is one of the critical factors for predictive modeling of T-T interactions in molecular aggregates.
机译：对三重态能量和三重态 - 三态（T-T）相互作用的知识，聚集有机分子的相互作用对于了解许多天然和人工系统的光化学和动态至关重要。在这项工作中，我们组合了三重态状态能量的直接磷光测量，这是由于各个过渡的自旋禁止性质而挑战，并且仅适用于有限数量的系统，可以提供有价值的定性和定量信息的量子化学计算工具关于三重态的相互作用分子。使用六丙烯，原因卟啉，噬孔和叶绿素二聚体作为模型系统，我们证明了T-T耦合对发色团的相对取向的复杂依赖性，通过重叠电子波函数的节点结构来控制，其通过数量级来调节沟通相互作用。还表明三重态的几何松弛是用于预测分子聚集体T-T相互作用的预测性建模的关键因素之一。

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