Enhancing light-harvesting power with coherent vibrational interactions: A quantum heat engine picture

Journal of Chemical Physics

Volumn 143, Issue 15, 2015, Pages

  Killoran, N ^a   Huelga, S F ^a   Plenio, M B ^a  

^a UNIVERSITY OF ULM   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ENERGY HARVESTING; HARVESTING; HEAT ENGINES; QUANTUM ELECTRONICS;

COHERENT INTERACTION; DESIGN PRINCIPLES; ELECTRONIC EXCITATION; LIGHT-HARVESTING; LIGHT-HARVESTING SYSTEMS; QUANTUM DESIGNS; QUANTUM EFFECTS; QUANTUM HEAT ENGINES; RESONANT VIBRATIONS; VIBRATIONAL INTERACTIONS;

DEGREES OF FREEDOM (MECHANICS);

EID: 84945162220     PISSN: 00219606     EISSN: 10897690     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4932307     Document Type: Article

References (55)

1. T. Brixner, J. Stenger, H. M. Vaswani, M. Cho, R. E. Blankenship, and G. R. Fleming, Nature 434, 625 (2005). 10.1038/nature03429
2. G. S. Engel, T. R. Calhoun, E. L. Read, T.-K. Ahn, T. Mančal, Y.-C. Cheng, R. E. Blankenship, and G. R. Fleming, Nature 446, 782 (2007). 10.1038/nature05678
3. T. R. Calhoun, N. S. Ginsberg, G. S. Schlau-Cohen, Y.-C. Cheng, M. Ballottari, R. Bassi, and G. R. Fleming, J. Phys. Chem. B 113, 16291 (2009). 10.1021/jp908300c
4. E. Collini, C. Y. Wong, K. E. Wilk, P. M. G. Curmi, P. Brumer, and G. D. Scholes, Nature 463, 644 (2010). 10.1038/nature08811
5. G. Panitchayangkoon, D. Hayes, K. A. Fransted, J. R. Caram, E. Harel, J. Wen, R. E. Blankenship, and G. S. Engel, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 12766 (2010). 10.1073/pnas.1005484107
6. E. Harel and G. S. Engel, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 706 (2012). 10.1073/pnas.1110312109
7. E. Romero, R. Augulis, V. I. Novoderezhkin, M. Ferretti, J. Thieme, D. Zigmantas, and R. van Grondelle, Nat. Phys. 10, 676 (2014). 10.1038/nphys3017
8. F. D. Fuller, J. Pan, A. Gelzinis, V. Butkus, S. S. Senlik, D. E. Wilcox, C. F. Yocum, L. Valkunas, D. Abramavicius, and J. P. Ogilvie, Nat. Chem. 6, 706 (2014). 10.1038/nchem.2005
9. M. B. Plenio and S. F. Huelga, New J. Phys. 10, 113019 (2008). 10.1088/1367-2630/10/11/113019
10. M. Mohseni, P. Rebentrost, S. Lloyd, and A. Aspuru-Guzik, J. Chem. Phys. 129, 174106 (2008). 10.1063/1.3002335
11. F. Caruso, A. W. Chin, A. Datta, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, J. Chem. Phys. 131, 105106 (2009). 10.1063/1.3223548
12. A. Ishizaki and G. R. Fleming, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 17255 (2009). 10.1073/pnas.0908989106
13. A. W. Chin, A. Datta, F. Caruso, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, New J. Phys. 12, 065002 (2010). 10.1088/1367-2630/12/6/065002
14. M. del Rey, A. W. Chin, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, J. Phys. Chem. Lett. 4, 903 (2013). 10.1021/jz400058a
15. S. F. Huelga and M. B. Plenio, Contemp. Phys. 54, 181 (2013). 10.1080/00405000.2013.829687
16. G. D. Scholes, G. R. Fleming, A. Olaya-Castro, and R. van Grondelle, Nat. Chem. 3, 763 (2011). 10.1038/nchem.1145
17. M. O. Scully, Phys. Rev. Lett. 104, 207701 (2010). 10.1103/PhysRevLett.104.207701
18. M. O. Scully, K. R. Chapin, K. E. Dorfman, M. B. Kim, and A. Svidzinsky, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108, 15097 (2011). 10.1073/pnas.1110234108
19. C. Creatore, M. A. Parker, S. Emmott, and A. W. Chin, Phys. Rev. Lett. 111, 253601 (2013). 10.1103/PhysRevLett.111.253601
20. Y. Zhang, S. Oh, F. H. Alharbi, G. Engel, and S. Kais, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 5743-5750 (2015). 10.1039/c4cp05310a
21. S. Ajisaka, B. Zunkovic, and Y. Dubi, Sci. Rep. 5, 8312 (2015). 10.1038/srep08312
22. J. M. Womick and A. M. Moran, J. Phys. Chem. B 115, 1347 (2011). 10.1021/jp106713q
23. F. Caycedo-Soler, A. W. Chin, J. Almeida, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, J. Chem. Phys. 136, 155102 (2012). 10.1063/1.3703504
24. A. W. Chin, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, Philos. Trans. R. Soc., A 370, 3638 (2012). 10.1098/rsta.2011.0224
25. N. Christensson, H. F. Kauffmann, T. Pullerits, and T. Mančal, J. Phys. Chem. B 116, 7449 (2012). 10.1021/jp304649c
26. A. W. Chin, J. Prior, R. Rosenbach, F. Caycedo-Soler, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, Nat. Phys. 9, 113 (2013). 10.1038/nphys2515
27. M. B. Plenio, J. Almeida, and S. F. Huelga, J. Chem. Phys. 139, 235102 (2013). 10.1063/1.4846275
28. A. Kolli, E. J. O'Reilly, G. D. Scholes, and A. Olaya-Castro, J. Chem. Phys. 137, 174109 (2012). 10.1063/1.4764100
29. V. Tiwari, W. K. Peters, and D. M. Jonas, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 1203 (2013). 10.1073/pnas.1211157110
30. A. Chenu, N. Christensson, H. F. Kauffmann, and T. Mančal, Sci. Rep. 3, 2029 (2013). 10.1038/srep02029
31. H. Hossein-Nejad, A. Olaya-Castro, and G. D. Scholes, J. Chem. Phys. 136, 024112 (2012). 10.1063/1.3675844
32. L. Mourokh and F. Nori, preprint arXiv:1402.7031 (2014).
33. E. K. Irish, R. Gómez-Bombarelli, and B. W. Lovett, Phys. Rev. A 90, 012510 (2014). 10.1103/PhysRevA.90.012510
34. J. Lim, M. Tame, K. H. Yee, J.-S. Lee, and J. Lee, New J. Phys. 16, 053018 (2014). 10.1088/1367-2630/16/5/053018
35. E. J. O'Reilly and A. Olaya-Castro, Nat. Commun. 5, 3012 (2014). 10.1038/ncomms4012
36. H. E. D. Scovil and E. O. Schulz-DuBois, Phys. Rev. Lett. 2, 262 (1959). 10.1103/PhysRevLett.2.262
37. W. Shockley and H. J. Queisser, J. Appl. Phys. 32, 510 (1961). 10.1063/1.1736034
38. R. Alicki, J. Phys. A: Math. Gen. 12, L103 (1979). 10.1088/0305-4470/12/5/007
39. F. Caruso, A. W. Chin, A. Datta, S. F. Huelga, and M. B. Plenio, Phys. Rev. A 81, 062346 (2010). 10.1103/PhysRevA.81.062346
40. F. Fassioli, R. Dinshaw, P. C. Arpin, and G. D. Scholes, J. R. Soc., Interface 11, 20130901 (2014). 10.1098/rsif.2013.0901
41. G. Lindblad, Commun. Math. Phys. 48, 119 (1976). 10.1007/BF01608499
42. V. Gorini, A. Kossakowski, and E. C. G. Sudarshan, J. Math. Phys. 17, 821 (1976). 10.1063/1.522979
43. Á. Rivas and S. F. Huelga, Open Quantum Systems: An Introduction (Springer, 2011). 10.1007/978-3-642-23354-8
44. M. O. Scully, M. S. Zubairy, G. S. Agarwal, and H. Walther, Science 299, 862 (2003). 10.1126/science.1078955
45. K. E. Dorfman, D. V. Voronine, S. Mukamel, and M. O. Scully, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 2746 (2013). 10.1073/pnas.1212666110
46. E. J. O'Reilly and A. Olaya-Castro, private communication (2014).
47. T. Mirkovic, A. B. Doust, J. Kim, K. E. Wilk, C. Curutchet, B. Mennucci, R. Cammi, P. M. Curmi, and G. D. Scholes, Photochem. Photobiol. Sci. 6, 964 (2007). 10.1039/B704962E
48. L. A. Pachón and P. Brumer, J. Phys. Chem. Lett. 2, 2728 (2011). 10.1021/jz201189p
49. D. B. Turner, R. Dinshaw, K.-K. Lee, M. Belsley, K. E. Wilk, P. M. Curmi, and G. Scholes, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 4857 (2012). 10.1039/c2cp23670b
50. G. H. Richards, K. E. Wilk, P. M. Curmi, and J. A. Davis, J. Phys. Chem. Lett. 5, 43 (2013). 10.1021/jz402217j
51. A. Marin, A. B. Doust, G. D. Scholes, K. E. Wilk, P. M. Curmi, I. H. van Stokkum, and R. van Grondelle, Biophys. J. 101, 1004 (2011). 10.1016/j.bpj.2011.07.012
52. J. Johansson, P. Nation, and F. Nori, Comput. Phys. Commun. 184, 1234 (2013). 10.1016/j.cpc.2012.11.019
53. M. Scala, B. Militello, A. Messina, J. Piilo, and S. Maniscalco, Phys. Rev. A 75, 013811 (2007). 10.1103/physreva.75.013811
54. M. Scala, B. Militello, A. Messina, S. Maniscalco, J. Piilo, and K. Suominen, J. Phys. A: Math. Theor. 40, 14527 (2007). 10.1088/1751-8113/40/48/015
55. B. W. Shore and P. L. Knight, J. Mod. Optics 40, 1195 (1993). 10.1080/09500349314551321