Vibronischer

Vibronischer, auch vibronic genannt, beschreibt Prozesse und Eigenschaften von Molekülen, bei denen elektronische Zustände eng mit vibrationalen Bewegungen verknüpft sind. Der Begriff wird in der Quantenchemie und Molekularphysik verwendet, um Kopplungen zwischen Elektronenstruktur und der nuklearen Bewegung zu charakterisieren, die über die klassische Born-Oppenheimer-Relation hinausgehen.

Ursachen dieser Kopplung sind nichtadiabatische Effekte, die auftreten, wenn die Trennung von Elektronen- und Kernbewegung durch die Bewegungen der Kerne bricht. Die Derivativkopplung der elektronischen Wellenfunktionen hinsichtlich der Kernkoordinaten führt zu Interaktionen zwischen elektronischen Zuständen und Vibrationsmoden. Dadurch entstehen Phänomene wie konische Schnitte und der Jahn-Teller-Effekt, die die Geometrie und die Reaktionswege von Molekülen beeinflussen können.

Die vibronische Kopplung hat wesentliche Auswirkungen auf die Spektroskopie. In Absorptions- und Fluoreszenzspektren zeigen sich vibronische Progressionen, die durch das Franck-Condon-Prinzip oft dominieren, wobei der Herzberg-Teller-Beitrag die Transitionen durch Änderungen des Dipolmoments mit den Nukleardisplacement modifiziert. Vibronische Effekte spielen auch eine Rolle bei nichtadiabatischen Übergängen, Konjugationen in organischen Systemen und bei konischen Schnittpunkten in mehrelektronischen Systemen.

In der Theorie und Modellierung werden vibronische Kopplungen durch vibronische Hamiltonismen, Kopplungsoperatoren und Potentialenergiefelder behandelt. Numerische Methoden wie Oberflächenhoppen (surface hopping) oder andere nichtadiabatische Ansätze ermöglichen die Beschreibung von Nichtgleichgewichts- und Dynamikprozessen in Molekülen, Materialien und molekül-basierten Devices. Vibronische Konzepte sind damit zentral für das Verständnis von Spektroskopie, Photochemie und elektronischer Materie.