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Dissipative Equation of Motion for Electromagnetic Radiation in Quantum Dynamics
Physical Review Letters ( IF 8.385 ) Pub Date : 2021-02-22 , DOI: 10.1103/physrevlett.126.087401
Carlos M. Bustamante; Esteban D. Gadea; Andrew Horsfield; Tchavdar N. Todorov; Mariano C. González Lebrero; Damián A. Scherlis

The dynamical description of the radiative decay of an electronically excited state in realistic many-particle systems is an unresolved challenge. In the present investigation electromagnetic radiation of the charge density is approximated as the power dissipated by a classical dipole, to cast the emission in closed form as a unitary single-electron theory. This results in a formalism of unprecedented efficiency, critical for ab initio modeling, which exhibits at the same time remarkable properties: it quantitatively predicts decay rates, natural broadening, and absorption intensities. Exquisitely accurate excitation lifetimes are obtained from time-dependent DFT simulations for C2+, B+, and Be, of 0.565, 0.831, and 1.97 ns, respectively, in accord with experimental values of 0.57±0.02, 0.86±0.07, and 1.77–2.5 ns. Hence, the present development expands the frontiers of quantum dynamics, bringing within reach first-principles simulations of a wealth of photophysical phenomena, from fluorescence to time-resolved spectroscopies.

中文翻译:

量子动力学中电磁辐射的耗散运动方程

现实的多粒子系统中电子激发态的辐射衰减的动力学描述是一个尚未解决的挑战。在本研究中,电荷密度的电磁辐射近似为经典偶极子所耗散的功率,以统一的单电子理论将发射形式转换为封闭形式。这导致了前所未有的效率形式化,这对于从头算建模至关重要,它同时具有非凡的性能:它定量地预测衰减率,自然展宽和吸收强度。从与时间有关的DFT模拟获得了非常精确的激励寿命C2++和Be分别为0.565、0.831和1.97 ns,与 0.57±0.020.86±0.07和1.77–2.5 ns。因此,当前的发展扩展了量子动力学的前沿,使从荧光到时间分辨光谱学的大量光物理现象的第一原理模拟成为可能。
更新日期:2021-02-22
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