Кинетика фотопроцессов в молекулярных системах на поверхностях твердых сорбентов

• Автор: Гуньков, Вячеслав Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Глава 1. Основные представления о кинетике молекулярных фотопроцессов на поверхности раздела фаз

1.1 Кинетика диффузионно-контролируемых приповерхносшых реакций

1.2 Кинетические явления на границе газ - твердое тело

1.3 Динамика адсорбированных гребнеобразных полимерных

цепей

1.4 Полимерные слои, их влияние на кинетику диффузионнозависимых реакций

1.5 Кинетика гетерофазных диффузионно-зависимых аннигиляционных реакций

1.6 Поверхностные экситоны

Глава 2. Методика исследования

2.1 Получение и окрашивание пористых анодных оксидных

слоев на поверхности алюминиевого сплава

2.2 Измерение импульса кросс-аннигиляционной люминесценции на лазерном кинетическом спектрометре
Глава 3. Фотореакции с участием кислорода и люминесценция красителей в тонкопленочных структурах ПАВ
3.1 Формально-кинетический метод описания приповерхностных реакций. Учет фронтального и латеральною движения кислорода огносшельно межфазной границы
3.2 Модифицированный метод Крамерса. Моделирование влияния приповерхностною слоя полупараболическим потенциалом

3.3 Описание влияния тонкого слоя с помощью уравнения Колмогорова-Фоккера-Планка. Численное решение
3.4 Моделирование приповерхностных процессов методом статистических испытаний
3.5 Измерение кинетики кросс-аннигиляционной флуоресценции адсорбатов
Глава 4. Кинетика передачи энергии в адсорбированных слоях гребнеобразных полимеров
4.1 Гребнеобразные полимеры, адсорбированные твердой диэлектрической подложкой. Конформации сополимеров, модельное описание
4.2 Кинетика переноса энергии в режиме медленных конформационных переходов макроцепи
4.3 Кинетика переноса энергии между фрагментами макромолекул в режиме быстрых конформационных переходов
4.4 Моделирование методом статистических испытаний тушения и аннигиляции возбуждений на фра! ментах гребнеобразных адсорбированных макромолекул
Глава 5. Кинетика передачи энергии и кросс-аннигиляции возбуждений с участием поверхностных экситонов
5.1 Передача энергии с участием виртуальных экситонов.
Развитие теории Кожушнера
5.2 Передача энергии при быстрой миграции экситонов
5.3 Кинетика кросс-аннигиляции электронных возбуждений с участием поверхностных экситонов
Основные результаты и выводы
Библиография

Актуальность исследований. Кинетика фотопроцессов, протекающих в двумерных и квазидвумерных структурах, отличается от кинетики процессов, протекающих в объемных фазах. Значительный интерес представляет выявление факторов, влияющих на формирование этих отличий. В настоящее время процессы, протекающие вблизи границы раздела фаз и в гетерофазных системах находятся под пристальным вниманием научной общественности. Эта область считается одной из наиболее перспективных и в плане новых научных открытий, и в плане развития новых технологий, которые даже получили собственное название - «нанотехноло! ии». Предполагается, что дальнейшее развитие механизмов и технологий пойдет по пути миниатюризации и новый скачок прогресса последует за созданием механизмов, основными структурными элементами которых будут атомы и молекулы. Далее изложены результаты исследования процессов, которые могут быть положены в основу создания миниатюрных датчиков давления, температуры, концентрации кислорода в газовой фазе и т.д.
В данной работе исследуется кинетика молекулярных фотопроцессов в тонких пленках поверхностно-активных веществ (ПАВ) на твердой диэлектрической подложке, в приповерхностной области молекулярного кристалла и в системе адсорбированных гребнеобразных полимеров с закрепленными на боковых отростках молекулярными зондами. Были развиты матемашче-ские модели, описывающие изучаемые процессы, дающие хорошее совпадение с экспериментальными данными.
Цель работы Цель работы состояла в выявлении механизмов формирования кинетики люминесценции молекул хромофоров, локализованных на поверхности раздела фаз, в тонких пленках ПАВ и на боковых субцепях адсорбированных гребнеобразных полимеров.

3.2 Модифицированный метод Крамерса. Моделирование влияния приповерхностного слоя полупараболическим
потенциалом
Приповерхностный потенциал аппроксимировался функцией

г е
Особенность данной модели состоит в использовании модифицированного метода Крамерса, учитывающего нестационарность диффузионною потока через барьер. В рамках этого метода вероятность обнаружения частицы внутри слоя толщиной Ь в момент времени / определяется формулой:
, где
Ж£'-г)=-£>

(г,#, О
поток часшц из потен0 2 киТ дг
циальной ямы, g2(z,^,t) - функция Грина уравнения диффузии для потенциала Г2(г):

ё2(2’&0

0(0

(г - ^ ехр(- /,'г К 0(0
+ ехр
(г_+^ехр(-/ гл))2 0(0
Ниже на рисунке 3.2.1 приведены графики плотности вероятности ё2(?,£,0 данной модели для различных начальных точек генерации частицы £ Очень ярко прослеживается влияние потенциала: вне зависимости от начальною положения возбужденной молекулы О2 со временем максимум плотности вероятности ее пространственного распределения смещается к минимуму потенциала.