Кинетика процессов с участием электронно-возбуждённых молекул в системах наноструктурированных адсорбентов и кластеров

• Автор: Измоденова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современные представления о процессах с участием электронно-возбуждённых молекул в наноструктурах
1.1. Безызлучательный перенос электронных возбуждений в наноструктурированных средах и его применение
1.2. Особенности процесса кросс-аннигиляции Т-центров с молекулами кислорода
1.3. Изменения в протекании безызлучательного переноса энергии
в присутствии металлической поверхности
Глава 2. Спектрально-кинетические методы исследования процессов с участием электронно-возбуждённых молекул в наноструктурах
2.1. Вещества, используемые для проведения экспериментов, и их люминесцентные характеристики
2.2. Методика приготовления люминесцентных образцов
2.3. Измерение спектров поглощения и люминесценции
2.4. Измерение времяразрешенных сигналов замедленной флуоресценции
Глава 3. Кинетика тушения и кросс-аннигиляции электронновозбуждённых центров в нанопористых средах с полостями сферической и цилиндрической формы
3.1. Квазистатическое тушение возбужденных молекул в сферических нанопорах по обменному и диполь-дипольному механизму в условиях конформационных переходов полимерной цепи с адсорбированными на ней молекулами акцептора
3.2. Квазистатическое тушение возбужденных молекул в сферических нанопорах по обменному и диполь-дипольному механизму в условиях конформационного движения полимерной цепи с адсорбированными на ней молекулами донора
3.3. Кросс-аннигиляция электронных возбуждений свободно блуждающих по объёму сферической нанопоры молекул кислорода, с закреплёнными на полимерной цепи или на поверхности нанополости иммобилизованными триплет-возбуждёнными центрами
3.4. Кросс-аннигиляция электронных возбуждений свободно блуждающих по объёму цилиндрической нанопоры молекул кислорода, с закреплёнными на полимерной цепи внутри

нанополости иммобилизованными триплет-возбуждёнными
центрами
Глава 4. Кинетика фотореакций в приповерхностном полимерном слое на поверхности неметаллических сферических и цилиндрических наночастиц
4.1. Квазистатическое тушение распределённых по поверхности сферической наночастицы возбужденных донорных центров, акцепторами, совершающими стохастические колебания на полимерной цепи
4.2. Кросс-аннигиляция электронных возбуждений свободно
блуждающих молекул кислорода с триплет-возбуждёнными центрами, закреплёнными на полимерной цепи, адсорбированной проницаемой для Ог сферической наночастицей
4.3. Кросс-аннигиляция электронных возбуждений свободно
блуждающих молекул кислорода с триплет-возбуждёнными центрами, закреплёнными на полимерной цепи, адсорбированной проницаемой для СГ цилиндрической наночастицей
4.4. Кросс-аннигиляция электронных возбуждений триплет-
возбуждённых центров, закреплёнными на адсорбированной непроницаемой сферической наночастицей полимерной цепи, со свободно блуждающими молекулами кислорода
Глава 5. Процессы с участием фотовозбужденных молекул в
структурах, содержащих металлические наночастицы
5.1. Характеристики проводящей сферической наноантенны-ретранслятора энергии электронного возбуждения
5.2 Кинетика межмолекулярного переноса энергии электронного возбуждения в клубковой структуре полимерной цепи вблизи металлической наночастицы. Эффект «кинетической линзы»
5.3 Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения в обратных мицеллах с инкапсулированными металлическими наночастицами
Основные результаты и выводы
Список литературы
Введение
Актуальность исследований
В настоящее время из-за интенсивного развития нанотехнологий всё большую актуальность приобретает исследование различных наноструктур, их свойств, размеров нанокомпонент, а также процессов, происходящих на наномасштабах. Создание устройств нанофотоники требует не только знания того, какие процессы происходят в наноструктурированных системах, но и умения ими управлять. Одним из методов способных удовлетворить данным потребностям является оптический метод. Информация, полученная с его помощью, может способствовать не только определению параметров наноструктуры и протекающих процессов, но и способствовать созданию систем управления в наномасштабах.
Протекание фотофизических процессов как таковых описано уже давно и может применяться к однородным и микроструктурированным средам. Однако, на масштабах, соизмеримых с размером молекул, кинетика реакции фотоактивных центров начинает значительно отличаться от кинетики протекания процессов в однородной среде и становится зависимой от геометрической конфигурации наноструктуры. Такая ситуация остаётся мало изученной, поскольку для каждой конкретной наноструктуры требуется создание отдельной модели, учитывающей все особенности строения системы.
В качестве инструмента для проведения исследований в области наномасштабов всё большее распространение в последние десятилетия получает бимолекулярный зонд, представляющий собой пару взаимодействующих молекул фотоактивных центров - донора и акцептора (ДА-пару). Перенос энергии между ДА-парой является процессом чувствительным к изменениям, происходящим на наномасштабах. Это позволяет использовать его для установления особенностей наноструктуры и

данный процесс, можно провести количественные оценки диффузии кислорода, например, в плёнках стеклообразных полимеров полистирола и полиметилметакрилата [157].
Зависимость ЗФ, сопровождающей кросс-аннигиляцию Т-центров с кислородом, от концентрации молекул С>2 может быть использована для создания основанного на этом принципе датчика кислорода. Такого рода датчики молекулярного кислорода состоят из участвующих в процессе кроссаннигиляции с кислородом фотоактивных молекул, иммобилизованных на некоторой основе, как правило, пористой или наноструктурированной для увеличения площади взаимодействия.
Преимущества такого датчика молекулярного кислорода были отмечены в работах [158, 159]. В первой из них показывается, что использование в качестве регистрируемого сигнала ЗФ, для измерения концентрации кислорода обеспечивает увеличение интенсивности полезного сигнала в люминесцентном датчике, при одновременном сохранении высокой чувствительности сенсора к содержанию кислорода в среде. Во второй отмечается возможность мониторинга за концентрацией кислорода как в основном триплетном, так и в возбуждённом синглетном состоянии в том числе и в естественных условиях, что позволяет применять датчик на основе ЗФ для исследования биологических систем.
Создание датчика кислорода на основе анализа сигналов ЗФ, сопровождающих процесс кросс-аннигиляции, предлагается также и в ряде других работ [160, 161]. В них предлагаются как модификация фотоактивных молекул, путём синтеза новых красителей с улучшенными характеристиками, в том числе высокой чувствительностью ЗФ к концентрации кислорода, температуре и жёсткости полимерной среды [160], так и создание новых наноструктурированных материалов, например, нанотканей из полиуретановых нановолокон с внедрённым тетрафенилпорфирином [161].