Numéro
J. Phys. Radium
Volume 23, Numéro 7, juillet 1962
Page(s) 433 - 445
DOI https://doi.org/10.1051/jphysrad:01962002307043300
J. Phys. Radium 23, 433-445 (1962)
DOI: 10.1051/jphysrad:01962002307043300

Processus excitoniques dans les cristaux moléculaires. Partie I. Exciton perturbé par les vibrations

K. Iguchi

Laboratoire de Télécommunication, Musashino-shi, Tokio, Japon


Abstract
The general theory of vibrationally perturbed excitons is developed and the expression of the electric dipole transition moment by the inclusion of the vibrational interaction is obtained. It is shown that a non-radiative transition occurs from S+2 to S-1 in naphthalene with a probability of about 10^11 sec^-1 at 300 °K. The first terms of the multi-phonon transition are obtained by expanding of the perturbed vibrational functions into series. The correction factor f for the energy transfer is computed. This explains well also the Davydov splitting of the spectrum of naphthalene. In naphthalene the radiation is absorbed to the S+2 free exciton state, then it degrades to the S-1 perturbed exciton which plays the principal role for long range transfer of energy. In the course of transfer the energy is emitted spontaneously as fluorescence or may be captured by some imperfections, or a part is transferred to the lowest triplet state from where phosphorescence occurs. In anthracene and diphenyl the situation is simpler.


Résumé
L'auteur a développé la théorie générale de l'exciton perturbé vibrationnellement et donné l'expression du moment de la transition dipolaire électrique par l'inclusion de l'interaction vibrationnelle. Il a montré qu'avec le naphthalène la transition non-radiative a lieu de S+2 à S-1 avec la probabilité de 10^11 s^1 environ à 300 °K. Par l'expansion des fonctions vibrationnelles perturbées en série, il obtient les quelques premiers termes de la transition multiphononique, calcule le facteur correctif f pour le transfert de l'énergie et explique bien aussi le dédoublement de Davydov du spectre du naphthalène. Dans le naphthalène, la radiation est absorbée à l'état excitonique libre S+2, puis se dégrade à l'état excitonique perturbé S-1, qui joue le rôle principal pour le transfert de l'énergie à longue distance. Au cours du transfert, l'énergie est émise spontanément sous forme de fluorescence, ou peut être captée par une impureté, ou pour une part transférée à l'état triplet le plus bas, à partir duquel la phosphorescence a lieu. Avec l'anthracène et le diphényle, la situation est plus simple.

PACS
7135 - Excitons and related phenomena.
7855K - Solid organic materials.

Key words
excitons -- luminescence of organic substances -- organic compounds