Межмолекулярная трансформация энергии электронного возбуждения в наноразмерных системах

• Автор: Кислов, Денис Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 225 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения как инструмент современной науки
1.1 FRET-микроскопия как современное приложение процесса безызлучательного переноса энергии

1.2 Поверхностные плазмоны в металлических наноструктурах

1.3 Плазмонно-усиленный FRET

Глава 2. Методы, исследования: трансформации энергии электронного возбуждениям наноразмерных системах
2.1 Измерение времяразрешенных сигналов свечения и стационарных спектров, люминесценции на лазерной спектрально-кинетической установке
2.2 Методика изготовления- тонких окрашенных полимерных пленок. Триплет-синглетный безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения

2.3 Методика приготовления коллоидных растворов': металлических наночастиц

2.4 Формирование островковых пленок серебра на стеклянных подложках
2.5 Получение пористых анодных оксидных слоев на поверхности-алюминиевого сплава.. Кинетика кросс-ашшгиляционной замедленной флуоресценции на анодированном алюминии, экранированном ПАВ
2.6 Численная реализация математических моделей кинетики, диффузионно-контролируемого переноса энергии основанных на уравнении Смолуховского-Фоккера-Планка
Глава 3. Влияние, поверхностных плазмонов на безызлучательную. трансформацию энергии электронного возбуждения в молекулярных системах
3.1 Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения по индуктивно-резонансному механизму вблизи плоской проводящей поверхности
3.2 Кинетика затухания числа доноров и кинетика высвечивания акцепторов в приповерхностном слое при переносе энергии около плоской металлической поверхности

3.3 Экспериментальное наблюдение безызлучательного межмолекулярного триплет-синглетного переноса энергии вблизи тонкой серебряной пленки

3.4 Индуктивно-резонансный безызлучательный перенос энергии вблизи сферической проводящей наночастицы

3.5 Межмолекулярный. безызлучательный перенос энергии вблизи-металлического нанокластера с учетом вырожденное™

электронного газа
Глава 4. Влияние самосогласованного электростатического поля на кинетику диффузионно-контролируемого переноса энергии
4.1. Кинетика диффузионно-контролируемого безызлучательного переноса энергии по обменному механизму между малыми молекулярными ионами в растворах полиэлектролитов
4.2. Кинетика диффузионно-контролируемых фотопроцессов в сферической нанопоре, поляризованной- точечным молекулярным ионом
4.3 Учет поля точечного молекулярного иона и диполя в кинетике
диффузионно-контролируемых фотопроцессов вблизи
сферической наночастицы
Глава 5. Учет термодиффузии кислорода в кинетике фотореакций с молекулярными-центрами в наноструктурах
5.1 Кинетика фотореакций с молекулярными центрами

неоднородно разогретых сферических нанопорах
5.2 Проявление термодиффузии кислорода в кинетике фотореакций с молекулярными центрами в сферических
полимерных глобулах
5.3 Управление параметрами стационарной фазовой голограммы при помощи термодиффузии молекул кислорода
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение
Актуальность исследований
Явление межмолекулярного переноса энергии электронного возбуждения лежит в основе многих важных физических и фотохимических процессов, от фотосинтеза до флуоресцентного зондирования биологических систем. Он также интересен в нанофотонике, где эффективный перенос оптического возбуждения на расстояниях меньших длины волны является ключевым процессом.
Наряду с традиционными, ставшими уже классическими методами микроскопии, огромный интерес вызывают сегодня новые методы зондирования структуры наносистем - это ближнеполыгая FRET (Fluorescence Resonance Energy Trans Лзф-микроскопия. Эта технология является новейшим приложением для явления межмолекулярного- переноса энергии. Однако, тот факт, что ферстеровский перенос осуществляется на очень малых расстояниях (от 2 до*. 10 нм) между молекулами является одновременно и достоинством и-недостатком данной технологии. Проблемой является не только повышение разрешения- ближнепольной- оптической микроскопии; но и формирование изображений анализируемых нанообъектов на основе сигналов достаточно высокой интенсивности. Большая часть данной диссертационной.работы посвящена, разработке методов, благодаря которым повышенное пространственное разрешение и улучшенное изображения FRET-микроскопа предлагается получать, подвергнув исходные сигналы усилению за счет, плазмонного резонанса в специально сформированных металлических наноструктурах.
В последнее время происходит бурное развитие нанотехнологий. Создаются и изучаются различные наноструктурированные объекты и материалы с уникальными свойствами. На основе этих объектов разрабатываются принципиально новые технологии и устройства. Однако прежде чем применять новые технологии на практике, необходимо сначала

Рис. 2.7 Блок-схема спектроскопической установки. 1 — блок возбуждения; 2 — дифракционная, решетка или набор свет тофильтров; 3 - исследуемый'образец; 4 - монохроматор МДР-204;.5 - фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100; 6— блок упрпвления; 1 - персональный; компьютер
Рис. 2.8 Блок-схема кинетической установки
— импульсный лазер Ь<3-529В; 2 - вакууми-руемая; ячейка с образцом; 3 - монохроматор МДР-206; 4 — фотоэлектронный; умножитель ФЭУ-84; 5 - цифровой осциллограф СЭБ-840; б — импульсный генератор Г 5-56; 7 — импульсный высоковольтный генератор Г 5-15;
— персональный компьютер.
Длина импульсов;; и частота' повторения составляли 10 не и 6* Рц соответственно. Энергия в импульсе:была,равна:.для третьей гармоники,- 80 мДж, для четвертой— 15 мДж; Сигналы свечения фокусировались собирающей линзой; с фокусным расстоянием Г = 5 см на входной щели монохроматора МДР-204, осуществлявшего спектральную селекцию; сигналов. В монохроматоре использовалась дифракционная решетка с периодом 1200; штрихов.на;мм. Для,; регистрации* люминесцентных сигналов; использовался ФЭУ -100; питание на-который подавалось, от высоковольтного стабилизатора ВС-16. Напряжение питания, составляло 2000 В. Управление монохроматором было; полностью автоматизировано; и осуществлялось с персонального компьютера, непосредственно’ на; который; передавались: электрические импульсы с ФЭУ. Программный пакет управления монохроматором; осуществлял: автоматическое преобразование и обработку поступающих сигналов, и на экран компьютера выводился готовый спектр люминесценции.
На рисунке.. 2.8 представлена; схема экспериментальной;установки; по ; наблюдению кинетических люминесцентных сигналов молекул органических красителей и молекул ароматических углеводородов внедренных в: различные наноструктуры. Возбуждение молекул красителей производилось импульсами второй гармоники твердотельного лазера Ь<3-529В на иттрий-