Исследование фотофизических процессов в растворах молекул красителей в объемной и мицеллярной воде

• Автор: Потапов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Глава 1. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВОДНЫХ И МИЦЕЛЛЯРНЫХ СИСТЕМ И ЕЕ РОЛЬ В ФОТОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

(Литературный обзор)

§1.1 Структурные модели воды

§1.2 Мицеллярные системы

§1.3 Ассоциация молекул красителей

§1.4 Перенос энергии электронного возбуждения

§1.5 Влияние СВЧ - излучения на водные системы

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

§2.1 Объекты исследования

§2.2 Измерение спектров поглощения и флуоресценции

§2.3 Лазерная корреляционная спектроскопия систем

обращенных мицелл
§2.4 Исследование влияния СВЧ - излучения на водные растворы Р6Ж
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ВОДНЫХ И МИЦЕЛЛЯРНЫХ СИСТЕМ МЕТОДАМИ СПЕКТРОСКОПИИ РАССЕЯННОГО СВЕТА
§3.1 Структурные особенности Н20 + Б20 растворов
§3.2 Лазерная корреляционная спектроскопия растворов обращенных мицелл. Структура, размеры и форма мицеллярных комплексов
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АССОЦИАЦИИ
В РАСТВОРАХ ОБЪЕМНОЙ И МИЦЕЛЛЯРНОЙ ВОДЫ
§4.1 Исследование процессов ассоциации в водно-спиртовых
растворах красителей
§4.2 Исследование процессов ассоциации Р6Ж в Н20 + Э20 растворах
§4.3 Влияние СВЧ - излучения на ассоциацию молекул Р6Ж
§4.4 Эффективность процессов ассоциации и структура
образующихся комплексов молекул Р6Ж в обращенных мицеллах
§4.5 Флуоресцентные характеристики молекул родамина 6Ж в водных пулах обращенных мицелл
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В РАСТВОРАХ
ОБЪЕМНОЙ И МИЦЕЛЛЯРНОЙ ВОДЫ
§5.1. Исследование процессов переноса энергии электронного
возбуждения в водно-спиртовых растворах красителей
§5.2 Перенос энергии электронного возбуждения в водных
растворах с добавками малых концентраций неэлектролитов
§5.3 Перенос энергии электронного возбуждения между
молекулами красителей в структурированных растворах Н20 и Б20
§5.4 Внутри- и межмицеллярный перенос энергии электронного
возбуждения
§5.5 Перенос энергии электронного возбуждения в растворах
Н20 + Б20 в мицеллярной фазе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Изучение фотофизических процессов, происходящих в ансамблях сложных органических соединений, является одной из важнейших задач современной молекулярной физики, оптики и спектроскопии. Это объясняется значимостью такого рода процессов в природных системах и растущими практическими применениями таких молекулярных систем для регистрации информации, в качестве активных сред и элементов управления лазерных систем и др.
Обычно, сложные молекулы находятся в окружении молекул среды (растворителя), которые оказывают существенное влияние на фотофизические процессы. При анализе этих процессов в подобных системах, однако, не учитывается влияние структуры окружения растворенных молекул на механизм их протекания. Представления, привлекаемые для анализа сложных молекулярных систем, базируются на предположении их гомогенности, подразумевающей отсутствие структурных неоднородностей в окружающей сложную молекулу матрице. Реальные же молекулярные системы характеризуются гетерогенностью, обусловленной пространственной неупорядоченностью молекул.
В связи с этим, особый интерес представляет изучение влияния гетерогенности среды на фотофизические процессы, в том числе перенос энергии электронного возбуждения и молекулярную ассоциацию.
Интерес к этим процессам обусловлен тем, что эффективность процессов переноса энергии электронного возбуждения и комплексообразования в основном состоянии - ассоциации напрямую зависит от существования локальных областей повышенной концентрации молекул - гетерогенности системы. При наличии подобных областей в системе происходит увеличение эффективности этих процессов, из-за

различны. В связи с этим в смеси 50% НгО и 50% Б20 увеличивается число пограничных областей между группами синхронных осцилляций.
Таким образом, представленные данные указывают на то, что структурные изменения в системе Н20+О20 не укладывается в обычный изотопный эффект, а имеет немонотонную зависимость от концентрации Э20 в легкой воде.
Анализ структуры исследованных Н20+В20 растворов был проведен также на основе исследования низкочастотных спектров комбинационного рассеяния (КР). Низкочастотное рассеяние света дает информацию об особенностях строения неупорядоченных систем вплоть до масштабов в несколько межатомных расстояний.
Для анализа спектров КР в ближней области (10—250 см'1) воспользуемся выражением для интенсивности рассеянного света (стоксова компонента) в неупорядоченной среде [19]:
4-л (ю) °с ^ С(а>) ” +1 ^ (д), (3.5)
где п(со,Т)=
- статистический фактор Бозе-Эйнштейна, С(со)-
функция электронно-колебательной связи, г(ги)- спектральная плотность состояний, к- постоянная Больцмана.
Для фрактальной системы колебательные возбуждения представляют собой локализованные (фрактонные) моды. Зависимость эффективной спектральной плотности состояний g(!^Гoт со имеет вид [19]:
&е№ = C{o})g(o)) = со2{Аа1г)-' (3.6)
где а- внутренняя длина размерности, характеризующая фрактальную микроструктуру, для перколяционных (фрактальных) систем а-1,7, (соответствующая размерность евклидова пространства) = 3, у -фрактальная размерность.