Динамика неупорядоченных молекулярных твердотельных сред: исследования методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул

• Автор: Вайнер, Юрий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 251 с. : ил.

ГЛАВА I. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ДИНАМИКА

НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ И МЕТОДЫ ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ

ГЛАВА II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОПТИЧЕСКОЙ ДЕФАЗИРОВКИ В НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПРИМЕСНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ

НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

2Л. Стандартная модель двухуровневых систем

2.1.1. Основные положения модели

2.1.2. Параметры двухуровневых систем

2.1.3. Законы распределения ДУС по внутренним параметрам

2.2. Стохастическая модель случайных прыжков

2.2.1. Основные положения стохастической модели некоррелированных

случайных прыжков

2.2.2. Взаимодействие примесного центра сДУС
2.2.3. Пространственное и ориентационное распределения ДУС
2.3. Модифицированная теория ФЭ в низкотемпературных примесных стеклах
2.3.1. Основные положения модифицированной модели ФЭ в
низкотемпературных стеклах
2.3.2. Случай двухимпулъсного фотонного эхо
2.3.3. Сравнение со стандартной теорией фотонного эха
2.3.4. Результаты модифицированной теории фотонного эха и их
обсуждение: зависимость кривых спада от величины минимального расстояния между хромофором и двухуровневыми системами
2.4. Модель мягких потенциалов и ее применение для описания оптической дефазировки в примесных аморфных системах
2.4.1. Основные положения модели мягких потенциалов
2.4.2. Основные соотношения, описывающие оптическую дефазировку в
модели мягких потенциалов
2.5. Основные выводы по Главе II
ГЛАВА III. МЕТОД ФОТОННОГО ЭХА И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПРОЦЕССОВ СПЕКТРАЛЬНОЙ ДИНАМИКИ В ПРИМЕСНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СРЕДАХ
3.1. Фотонное эхо
3.1.1. Общие принципы
3.1.2. Излучение когерентного ансамбля хромофорных молекул
3.1.3. Векторная модель Блоха-Фейнмана
3.1.4. Основная идея метода ФЭ
3.2. Двух и трех импульсное фотонное эхо
3.3. Аккумулированное фотонное эхо
3.4. Некогерентное фотонное эхо
3.5. Выводы по главе III
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ СПЕКТРОСКОПИИ ПРИМЕСНОГО ЦЕНТРА С УСТРАНЕНИЕМ
ВРЕМЕННОГО И АНСАМБЛЕВОГО УСРЕДНЕНИЙ
4.1. Фотонное эхо и его применение для изучения динамики неупорядоченных твердотельных веществ
4.1.1. Двухимпульспое фотонное эхо
4.1.2. Трехштулъспое фотонное эхо
4.1.3. Некогерентпое фотонное эхо
4.2. Экспериментальная техника фотонного эха и методика измерений
4.2.1. Лазерная система для генерации сигналов некогерентного ФЭ
4.2.2. Лазерная система для генерации импульсов пикосекундной
длительности
4.2.3. Экспериментальные установки фотонного эха
4.2.4. Методика измерений
4.2.5. Методика приготовления образцов
4.3. Экспериментальная техника спектроскопии одиночных молекул и методика измерений
4.3.1. Применение метода спектроскопии одиночных молекул для изучения
динамики неупорядоченных твердотельных веществ
4.3.2. Регистрация спектров одиночных молекул в стеклах при таких
температурах
4.3.3. Экспериментальная установка для регистрации спектров одиночных
молекул
4.3.4. Методика приготовления образцов
4.3.5. Особенности регистрации спектров одиночных молекул в примесных
стеклах
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ДЕФАЗИРОВКИ В ПРИМЕСНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СТЕКЛАХ И ПОЛИМЕРАХ МЕТОДОМ ФОТОННОГО ЭХА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
5.1. Сравнение данных, полученных методом НФЭ, с данными, полученными методом 2ФЭ
5.2. Анализ данных, измеренных методом НФЭ, для резоруфина в d- и d6-этаноле
5.2.1. Анализ вклада спектральной диффузии
5.2.2. Анализ вклада в оптическую дефазировку, обусловленного
взаимодействием с НЧМ
5.2.3. Эффект дейтерирования
5.2.4. Выводы по анализу данных для p/d-э иp/de-э
5.3. Исследования методами НФЭ и 2ФЭ
5.3.1. Общий обзор экспериментальных результатов, полученных методами
НФЭ и 2ФЭ для шести неупорядоченных примесных систем
5.3.2. Анализ данных для низких температур
5.3.3. Модельные расчеты температурной зависимости в рамках
модифицированной теории ФЭ в низкотемпературных стеклах
5.3.4. Анализ данных д.ля области промежуточных температур
5.4. Анализ высокотемпературных данных с учетом спектра НЧМ
5.5. Анализ данных с использованием модели мягких потенциалов

5.5.1. Основные соотношения, описывающие уширение линий, используемые
при анализе данных в рамках модели МП
5.5.2. Результаты модельных расчетов и их сравнение с экспериментом
# 5.6. Выводы по Главе V
ГЛАВА VI. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПРИМЕСНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ ОДИНОЧНЫХ МОЛЕКУЛ
6.1. Описание спектров одиночных молекул с использованием
концепции моментов распределений
6.2. Результаты измерений спектров одиночных молекул ТБТ в
^ аморфном полиизобутилене при 7 = 2 К
6.2.1. Примеры спектров ОМ и их временная эволюция
6.2.2. Временное поведение спектров одиночных молекул, согласующееся с моделью ДУС
6.3. Модельные расчеты спектров одиночных молекул
ф 6.3.1. Алгоритм расчета спектра одиночной молекулы
6.3.2. Выбор модельных параметров
6.3.3. Вклад ближних и дальних ДУС в спектр ОМ
6.4. Концепция моментов и особенности методики сравнения экспериментальных и теоретических результатов
6.5. Сравнение результатов модельных расчетов и экспериментальных
данных по распределению моментов и ширин линий спектров ОМ
6.5.1. Анализ распределения моментов спектральных линий ОМ
^ 6.5.2. Дисперсия константы взаимодействия ДУС-хромофор и минимальное
расстояние между примесным центром и ДУС
6.6. Спектры одиночных молекул в низкотемпературных стеклах и статистика Леви
6.7. Распределения ширин спектральных пиков и вклад квазилокальных низкочастотных колебательных мод в уширение спектров ОМ
6.8. Статистический анализ мультиплетной структуры спектров
ф одиночных молекул
6.9. Характерные пространственные зоны взаимодействия двухуровневых систем с одиночной молекулой
6.10. Сравнение данных, полученных методами спектроскопии одиночных молекул и фотонного эха
6.11. Выводы по главе VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РИСУНКОВ И ТАБЛИЦ
СПИСОК ФОРМУЛ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ

простоты мы полагаем величину Л постоянной.
Статистически достаточное количество примесных центров Л^р0„ и предельные значения параметров гмакс, /С”, У*^ выбирались, исходя из условий, что они должны быть, с одной стороны, достаточно большими для получения требуемой точности, а с другой - не должны быть слишком велики, чтобы не загружать компьютер бесполезной работой. Подобные рассуждения применимы и к значению . В соответствии с [28, 47] значения А и выбирались много большими, чем кТ, а значение У*“ - много меньшим, чем (2скТтм)'и2, , где тм — максимальное время задержки, задаваемое при расчете кривой спада ФЭ (в данном случае, гм « 5х10‘8 с при Т= 0,4 К и гм« 10'8 с при Т= 2 К). Таким образом, были выбраны следующие значения: А1ж/к = Ум^сА= 50 К и У^Д= 10'3К. Указанные значения предельных параметров, как показали численные проверки, были достаточны, чтобы результаты расчетов в пределах заданной точности не зависели от значений этих параметров во всем обсуждаемом диапазоне температур (0,4 ч- 4,5 К). Отметим, что процедура выбора параметров в расчетах по 2ФЭ схожа с аналогичным выбором параметров в наших расчетах по СОМ.
Значение «эффективной» плотности ДУС />2фэ> используемое в наших расчетах, определялось количеством ДУС, вероятность прыжков которых в условиях эксперимента по 2ФЭ достаточно высока и зависела от значений , У2®
где р - полная плотность ДУС в образце, Р0 и Р02ФЭ - нормировочные множители распределений параметров ДУС (см. уравнение (2.7)), которые соответствуют полной и “эффективной” объемной плотности ДУС, соответственно. Используя это выражение и данные о значении плотности ДУС
(2.31)
(Рсом= 1Л 5 х 10‘2нм'3), полученные в экспериментах по СОМ [47], типичное значение величины рРо может быть вычислено следующим образом: