蛍光現象の理論と計算

蛍光は、分子三重項状態の放射減衰に対応する遅延発光の現象です。分子の一般的な特性として、蛍光は、下位の三重項片面発光のスピンが禁止されており、その分析が電子分子構造の深い知識を受け入れているため、化学物理学の基礎問題を表しています。蛍光は、特徴的なスピン選択性と磁場依存性を備えたスピンフォブドインド変換の例を提供する最も単純な物理プロセスであり、より複雑な化学反応およびスピン触媒アプリケーションのモデルでもあります。蛍光症におけるスピン禁止の架橋は、一般に摂動理論によって分析されます。これは、スピン安定の電子遷移からの強度の借用を考慮しています。このレビューでは、強度、放射速度定数、寿命、偏光、ゼロフィールド分割、スピンサブレベル集団など、さまざまな蛍光パラメーターの推定の基本的な理論原理と計算的側面を強調します。蛍光現象の定性的な側面は、構造活性の関係、ドナーとacceptorの相互作用、ビブロニクス活性、充電透過摂動下でのスピン軌道結合の役割などの概念の観点から議論されています。分子窒素や酸素、ベンゼン、ナフタレン、そのアザデリン、ポルフィリンなどの古典的な例の研究を強調することにより、電気泳動性トランジション金属錯体、ヌクレオバーズ、アミノ酸などのシステムに関する現在の研究をレビューすることにより、計算リン症の理論と原則を説明します。さらに、有機光発光ダイオード（OLED）、太陽光発電細胞、化学センサー、バイオイメージングのための新しい光属性材料の設計など、適用された関連性のトピックをカバーするリン光の現代研究について説明します。

Phosphorescence is a phenomenon of delayed luminescence that corresponds to the radiative decay of the molecular triplet state. As a general property of molecules, phosphorescence represents a cornerstone problem of chemical physics due to the spin prohibition of the underlying triplet-singlet emission and because its analysis embraces a deep knowledge of electronic molecular structure. Phosphorescence is the simplest physical process which provides an example of spin-forbidden transformation with a characteristic spin selectivity and magnetic field dependence, being the model also for more complicated chemical reactions and for spin catalysis applications. The bridging of the spin prohibition in phosphorescence is commonly analyzed by perturbation theory, which considers the intensity borrowing from spin-allowed electronic transitions. In this review, we highlight the basic theoretical principles and computational aspects for the estimation of various phosphorescence parameters, like intensity, radiative rate constant, lifetime, polarization, zero-field splitting, and spin sublevel population. Qualitative aspects of the phosphorescence phenomenon are discussed in terms of concepts like structure-activity relationships, donor-acceptor interactions, vibronic activity, and the role of spin-orbit coupling under charge-transfer perturbations. We illustrate the theory and principles of computational phosphorescence by highlighting studies of classical examples like molecular nitrogen and oxygen, benzene, naphthalene and their azaderivatives, porphyrins, as well as by reviewing current research on systems like electrophosphorescent transition metal complexes, nucleobases, and amino acids. We furthermore discuss modern studies of phosphorescence that cover topics of applied relevance, like the design of novel photofunctional materials for organic light-emitting diodes (OLEDs), photovoltaic cells, chemical sensors, and bioimaging.