Vibronische

Vibronische Prozesse beschreiben die Wechselwirkung zwischen elektronischen und vibrationalen Freiheitsgraden in Molekülen und Festkörpern. Der Begriff umfasst das Entstehen und die Mischungen vibronischer Zustände, in denen elektronische Übergänge mit Änderungen der Schwingungsmoden einhergehen. Vibronische Kopplung ist zentral für das Verständnis von Spektren und Energietransfer in chemischen und physikalischen Systemen.

Im Molekül gilt meist die Born-Oppenheimer-Näherung, da Elektronen wesentlich schneller als Kerne reagieren. Dennoch kann die Kernbewegung elektronische Zustände koppeln, wodurch vibronische Progressionen in Absorptions- und Emissionsspektren entstehen und Intensitäten verändert werden. Theorien nutzen Franck-Condon-Überlappungen; der Herzberg-Teller-Effekt beschreibt zusätzlich die Kopplung von Schwingungen mit Elektronenzuständen.

Auf theoretischer Ebene wird vibronische Kopplung durch vibronische Hamiltonoperatoren modelliert, die Nichtadiabatik berücksichtigen. Praktisch kommen ab-initio Berechnungen, DFT und nichtadiabatische Ansätze zum Einsatz, um Kopplungsterme und vibronische Zustände zu quantifizieren. In der Spektroskopie zeigen sich solche Effekte in organischen Molekülen, Farbstoffen, Pigmenten und Polymeren sowie in der Optoelektronik.

Auch in Festkörpern ist Elektron-Phonon-Kopplung maßgeblich. Sie beeinflusst Leitfähigkeit, Lichtemission und Energietransfer, etwa durch polaronische Effekte, und spielt eine Rolle in Phasenübergängen sowie bei Jahn-Teller-Verzerrungen in bestimmten Materialien.