Кинетика фотопроцессов в системах с ограниченной геометрией, низкоразмерных структурах и фракталах

• Автор: Игнатьев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 221 с. : ил.

1. Особенности физических процессов, протекающих в 10 структурах с ограниченной геометрией
1.1 Особенности протекания процессов во фрактальных
структурах
1.2 Исследование полимерных матриц как структур с
ограниченной геометрией
1.3 Кинетика фотопроцессов в полидисперсных
наноструктурах
2. Описание экспериментальных установок для исследования 59 систем с ограниченной геометрией, их характеристики и способы приготовления
2.1 Экспериментальные исследования пористых,
полидисперсных, полимерных структур и их комплексов
2.2 Экспериментальные образцы как структуры с
ограниченной геометрией
2.3 Теоретические исследования систем с ограниченной
геометрией и методы обработки экспериментальных результатов
3. Исследование фотопроцессов протекающих во фрактальных 77 структурах
3.1 Флуктуационная кинетика фотореакций в системе
перколяционно-связанных наноячеек
3.2 Исследование кинетики диффузионно-контролируемых и
диффузионно-ускоренных реакций аннигиляции на фракталах в условиях коррелированного начального распределения
3.3 Кинетика кросс-аннигиляции с участием О2 во
фрактальной объемной матрице
3.4 Кинетика фотопроцессов во фрактальном слое с учетом
десорбции молекул Ог
4. Оптический мониторинг многокомпонентных полимерных 131 матриц как систем с ограниченной геометрией
4.1 Люминесцентное исследование конформационной
подвижности макромолекул в донорно-акцепторном переносе энергии при симметричном радиальном окружении донора

4.2 Кинетика люминесцентного тушения возбужденных
центров при одномерных торсионных конформациях в рамках теории возмущений
4.3 Оптическое исследование процессов статического и
динамического переноса энергии электронного возбуждения в полимерных матрицах
5. Люминесцентное исследование фотопроцессов в
полидисперсных структурах
5.1 Исследование кинетики статической аннигиляции
квазичастиц в полидисперсной наноструктуре
5.2 Люминесцентное исследование фотопроцессов
протекающих в полидисперсных матрицах силохрома и анодированного алюминия
5.3 Изучение кросс-аннигиляционной флуоресценции с
участием 02 в порах анодированного алюминия заполненных макромолекулами
Приложение
А. Обзор существующих способов измерения концентрации
молекулярного кислорода
Б. Разработка оптического датчика молекулярного кислорода и
его активные среды
Основные результаты и выводы
Список использованных источников

Актуальность исследований
Если система обладает малым геометрическим объемом, в котором протекают фотореакции, то интерпретация экспериментов не может быть ф основана на классических уравнениях формальной кинетики. В таких системах реакция не может рассматриваться как процесс, протекающий в бесконечном объеме с постоянной средней плотностью реагентов. Подобные системы известны как системы с ограниченной геометрией. Среди них в данной диссертационной работе рассматриваются иррегулярные фрактальные множества, объемные и плоские полидисперсные структуры, многокомпонентные полимерные матрицы. Общим для них является то, что собственный объем реагентов сопоставим с объемом микрореактора, в котором протекает процесс. Каждый такой микрореактор включает в себя лишь небольшое число реагирующих молекул. Перечисленные особенности приводят к необходимости достаточного подробного теоретического и экспериментального изучения подобных структур.
Большое внимание в настоящее время уделяется вопросам создания различного рода датчиков молекулярного кислорода, чувствительными элементами которых являются дисперсные и полимерные матрицы. Одной из важнейших задач здесь является изучение свойств и чувствительности такого рода систем к концентрации 02. Сложность в описании происходящих в дисперсных системах фотопроцессов заключается в необходимости # одновременного учета граничных и флуктуационных эффектов.
Целью работы является исследование кинетики молекулярных фотопроцессов в дисперсных структурах и системах с пониженной размерностью.
В частности:
1. Разработка математических моделей для корректного описания кинетики процессов в дисперсных системах, с наноразмерными порами, активированных органолюминофорами.

случае 2 роль размерности берет на себя величина Г>у = <і -11 + а, которая
была определена как размерность статистического фрактала. Таким образом, принцип статистического самоподобия выполняется в случае, когда допустимые значения а лежат в интервале - 4 < а < -1, поскольку 0 В работе [130] также проведено сравнение с экспериментальными данными. Основным исследуемым параметром является пористость, которая определяется как отношение общего объема порового пространства Ур ко всему объему образца V. Если поры в среде образуют некоторую фрактальную структуру, то для вычисления пористости т = Ур/У, необходимо вычислить
суммарный объем пор Ур. В рамках МСФ имеем: (у/), здесь Ур =м(у^-средний объем статистического фрактала по 1.3.3, а М = У /(Л) есть количество статистических фракталов на масштабах 77 ~ Л, содержащихся во все объеме тела. Приведенные в [130] экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что ряд исследуемых образцов являются фрактальными с весьма определенным значением фрактальной размерности. Полученные в экспериментах зависимости пористости для разных масштабов хорошо описываются представленной моделью.
Для исследования пористых матриц часто прибегают к введению в их структуру (поры) молекул зондов, и после оптического возбуждения регистрируют люминесцентный отклик. В работе [131] объяснены безызлучатель-ный перенос энергии электронного возбуждения между молекулами на основе гипотезы о фрактальном распределении молекул по объему адсорбента. А также сделана попытка объяснения природы нетривиального распределения молекул в порах на основании характера взаимодействия молекул с адсорбентом в условиях неоднородности поверхности и преимущественной адсорбции на участках с высокой кривизной. Известно, что характер пространственного распределения адсорбированных молекул определяет особенности многих процессов, идущих на поверхности. В [131] рассматривается случай