通过分子跃迁偶极矩的库仑耦合，在有机二维层中形成集体激发态，它们在激发和发射光谱中表现为特征性的强峰和窄峰，与单体跃迁相比，这些峰被转移到较低的能量。近日，来自柏林弗雷大学物理系的Stephanie Reich等人从实验和理论上研究了集体态对均匀和非均匀加宽以及真实分子单层中发生的空间无序的稳定性。

文章要点：

1) 该研究利用真实空间中二维偶极晶格的微观模型，计算了集体态的性质及其消光光谱，他们发现，即使分子位置和跃迁频率发生1–10%的随机变化，集体态也会持续存在，其峰值位置和积分强度与完美有序系统相似，且研究测量了苝衍生物MePTCDI在二维材料上的单层光学响应，在宽带隙绝缘体六方氮化硼上，它显示出来自集体态的强发射，其线宽由分子态的不均匀加宽主导，然而，当使用半金属石墨烯作为基底时，发光则会完全猝灭；

2) 此外，通过结合光学吸收、发光和多波长拉曼散射，研究验证了MePTCDI分子在六方氮化硼和石墨烯衬底上形成非常相似的集体单层态，但在石墨烯上，线宽由分子到衬底的非辐射激发转移主导，该研究强调了在二维分子晶格中从单体的局域分子态到离域集体态的转变，这完全基于电子的光学活性激发和分子振动之间的库仑耦合，有机单层的优异性能使其有望成为软质光电子器件的候选材料。

参考资料：

Stephanie, R. et al. Collective States in Molecular Monolayers on 2D Materials. ACS Nano (2023).

10.1021/acsnano.3c05384

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05384