Нелинейные фотопроцессы в дисперсных системах органических люминофоров

• Автор: Самусев, Илья Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 191 с. : ил.

1. НЕЛИНЕЙНЫЕ ФОТОПРОЦЕССЫ В ДИСПЕРСНЫХ СРЕДАХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЛЮМИНОФОРОВ

1.1. Фрактальная кинетика фотопроцессов в низкоразмерных средах

1.1.1. Миграция энергии электронного возбуждения в неоднородных средах 1Л .2. Перколяция триплетных возбуждений карбонильных соединений в системах с ограниченной геометрией
1Л .3. Кинетика длительной люминесценции органических соединений в неоднородных средах в условиях миграции энергии

1.1.4. Альтернативные модели

1.2. Фотопроцессы на поверхности пористых твердых тел

1.3. Комплексообразование и обменно-резонансные процессы с участием ассоциатов молекул красителей

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Исследование спектров быстрой флуоресценции и спектров поглощения

2.2. Измерение спектрально-кинетических процессов замедленной флуоресценции и фосфоресценции

2.3. Методика приготовления образцов

2.4. Алгоритм вычисления основных параметров исследуемых моделей
3. ВЛИЯНИЕ ГЕТЕРОГЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ НА ДЕЗАКТИВАЦИЮ ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ ЛЮМИНОФОРОВ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦАХ

3.1. Фрактальная кинетика замедленной люминесценции 1,2-бензантрацена в поливинилбутирале
3.2. Аннигиляция триплетных возбуждений мономеров и эксимеров пирена в поливинилбутирале в широком интервале температур
3.3.Влияние ассоциации молекул красителей в полимерной матрице на динамику обменно-резонансных процессов триплет-триплетных взаимодействий
4. ДИФФУЗИОННО-УСКОРЕННЫЕ ОБМЕННО-РЕЗОНАНСНЫЕ ФОТОПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ ЛЮМИНОФОРОВ НА МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРЕМНЕЗЕМАХ
4.1. Триплет-триплетная аннигиляция пирена в привитом слое модификатора -СцИзз4.2. Обменно-резонансные процессы в условиях закрепления донора триплетной энергии
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИПЛЕТ-ТРИПЛЕТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МОЛЕКУЛ ЛЮМИНОФОРОВ НА ПОРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
5.1. Нелинейные фотопроцессы с участием красителей акридинового ряда на немодифицированной поверхности кремнезема
5.2. Фрактальная кинетика люминесценции молекул эозина и антрацена на широкопористом кремнеземе
5.3. Триплет-триплетная аннигиляция молекул эозина и антрацена на поверхности анодированного алюминия
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

Общая характеристика работы
Актуальность темы. Выявление путей и механизмов трансформации поглощенной энергии является одной из основных задач современной молекулярной спектроскопии и непосредственно связано с проблемой управления фотофизическими и фотохимическими процессами в молекулярных системах. В последние годы достижения фундаментальных исследований по фотофизике и фотохимии молекул органолюминофоров все шире используются для разработки первичных оптических преобразователей (сенсоров) измерения физико-химических изменений в среде, изготовлении функциональных элементов молекулярной микро- и нано-оптоэлектроники, решении проблем утилизации солнечной энергии и др. Однако при решении прикладных задач возникают трудности в прогнозировании динамики фотопроцессов на твердотельных носителях, которые, как правило, происходят на границе раздела фаз или в объеме вещества, имеющих фрактальную геометрию строения. При этом особое значение в преобразовании энергии электронного возбуждения в отдельных молекулах и в кооперативных процессах многокомпонентных дисперсных молекулярных систем будут иметь обменнорезонансные взаимодействия, изменяющие вероятности интеркомбинационных переходов в молекулах. В этой связи актуальным является выявление механизмов и закономерностей динамики фотопроцессов в неупорядоченных средах с эффективной фрактальной геометрией, где все фракталоподобные эффекты связаны с энергетическим и временным беспорядком. В работе рассмотрены следующие физические задачи молекулярной люминесценции дисперсных систем молекул люминофоров: определение эффективности кооперативных процессов с участием триплетно-возбужденных молекул, некоторые вопросы динамики случайных блужданий энергии возбуждения по фрактальным кластерам, а также проблемы ассоциации и участия комплексов
Результаты исследования транспорта энергии в пористых стеклах методом захвата на ловушках, представленные выше, демонстрируют отсутствие изменения величины критической концентрации донора при введении системы в матрицу. Данный результат может быть обусловлен двумя причинами. Возможно, что топология исследуемого стекла все же является фрактальной, а не одномерной. С другой стороны, в мембранах с цилиндрическими порами одномерный транспорт реализуется только в том случае, когда величина смещения возбуждения за время его жизни значительно больше размера пор. В экспериментах по захвату возбуждения ловушками величина смещения была лишь сравнима с размером пор используемого стекла. Для выяснения данного вопроса в работе [90] было проведено исследование кинетики затухания длительной люминесценции хризена в пористом натриевоборосиликатном стекле и природных минералах хризотил-асбеста. Монокристалл ические слои хризотил-асбеста имеют естественную кривизну 8,8 нм и при росте сворачиваются вовнутрь и наружу, образуя волокна в виде пористых цилиндров с внешним диаметром 20-30 и внутренним диаметром 2-10 нм. Пачки волокон, упакованных параллельно друг другу в гексагональную решетку, образуют прозрачные кристаллы длиной до нескольких сантиметров. В результате исследования длительной люминесценции хризена в названных матрицах были получены временные зависимости скоростного коэффициента для реакции триплет-триплетной аннигиляции. В случае хризена в пористом натриевоборосиликатном стекле зависимость 1п(/#//^) от 1п
является линейной с наклоном, соответствующим значению к = 0,35 (Д, = 1,3). Такое значение должно наблюдаться, согласно [90], если топология пористой системы стекла соответствует трехмерному перколяционному кластеру с фрактальной размерностью стекла df~ 2,5-2,7 [91]. Данный вывод противоречит результатам, представленным в работах [90]. Однако это противоречие объясняется различными способами приготовления образцов. В работе [90] хризен вводился в матрицу путем погружения матрицы в его расплав. В этом случае весь объем пор матрицы заполнялся веществом, и топология ве-