Лазерная десорбция и фотодиссоциация молекул йода на поверхности объемного и нанопористого кварца

• Автор: Котковский, Геннадий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Литературный обзор и постановка задачи
1.1 .Основные фотофизические и фотохимические процессы в адсорбированных молекулах при УФ и видимом лазерном воздействии. Неравновесная десорбция и ее механизмы
1.2.Термическая десорбция при лазерном воздействии.Локальный нагрев
1.3.Поверхностный фотолиз адсорбированных молекул
1 АОсобенности фотопроцессов в наноструктурах
Постановка задачи
Глава 2. Экспериментальная установка и методика исследований
2.1 .Глубоковакуумная времяпр о летная масс-спектрометрическая установка для исследования десорбции и диссоциации моно-
и субмонослойных покрытий сорбированных молекул при лазерном воздействии
2.2.Мощная лазерная система с генерацией второй гармоники и твердотельным лазером на красителях для времяпролетной масс-спектрометрии
2.3.Лазерно-люминесцентная методика для исследования фотофизиче-
ских и спектральных свойств сорбированных молекул
2.4.Абсорбционная спектроскопия
2.5.0бразцы

Глава 3. Процессы, инициированные лазерным возбуждением субмонослоев и многослойных покрытий молекулярного йода на поверхности непористых материалов
3.1 .Спектроскопия молекулярного кристалла йода
3.2.Масс-спектрометрическое исследование резонансного лазерного воздействия на молекулярный кристалл йода
3.3.Фотопроцессы при резонансном воздействии на субмонослойные покрытия молекулярного йода на поверхности объемного кварца
и металла
Глава 4. Десорбция и диссоциация молекул йода при их резонансном лазерном возбуждении на поверхности нанопористого кварца
4.1.Сорбция молекул в порах нанопористого кварца. Энергия адсорбции
4.2.Спектральные исследования субмонослойных покрытий молекулярного йода
4.3.0бщая картина фотопроцессов при резонансном лазерном возбуждении субмонослоев молекулярного йода в нанопористом кварце
4.3.1.Нетепловая одноквантовая десорбция и ее механизм
4.3.2.Поверхностная фотодиссоциация молекул йода
4.3.3.Десорбция по тепловому механизму
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Уже с начала 60-х годов стало стремительно возрастать как число работ, посвященных исследованию поверхности твердого тела, так и количество методов для этих исследований. Фундаментальный интерес к поверхности обусловлен, с одной стороны, тем, что поверхность, по сути , является особой разновидностью дефектов твердого тела, что проявляется как результат прекращения изменения периодической структуры твердого тела в одном направлении и приводит к появлению локализованных электронных и колебательных состояний. С другой стороны, именно адсорбированные на поверхности молекулы представляют собой промежуточную систему при изменении степени агрегации вещества в направлении от газовой фазы к твердому телу. Использование лазерного излучения для селективного воздействия [9] на молекулярные связи вещества в твердой фазе, когда мощным и коротким лазерным импульсом можно надеяться разорвать выбранную связь до наступления термодинамического равновесия, оказалось весьма эффективным и привело к появлению целого ряда новых принципиальных результатов [83,86, 91,95]. Общеизвестно, что процессы резонансного возбуждения молекул в конденсированной фазе протекают существенно по-иному, нежели в газовой фазе - в условиях сильного межмолекулярного взаимодействия, интенсивной безызлучательной релаксации, приводящей за очень короткое время (10'12 - 1014 с) к

Эффект усиления электромагнитного поля вблизи поверхности с характерными размерами десятки ангстрем обсуждается в [13,54]. Такое усиление происходит из-за существования поверхностных электромагнитных резонансов или т.н. эффектов формы поверхности и приводит к усилению поглощения молекулами. Это, в свою очередь, обусловливает усиление излучательных (оптическое поглощение и излучение) и безызлучательных процессов, а также влияет на поверхностную сорбцию и десорбцию молекул.
В работе [14] впервые теоретически обсуждается вопрос усиления фотохимических процессов, инициированных видимым, УФ и ИК лазерным излучением около шероховатых, с характерным размером 10 А, металлических и диэлектрических поверхностей. Указывается, что усиление возможно как для очень быстрых процессов - разрыва связи, так и для медленных диссоциативных процессов, требующих накопления энергии -например, многофотонной диссоциации. Показывается, в частности, что выход фотолиза молекулы йода, сорбированной на полусферу из серебра, пропорционален усиленному поверхностью поглощению молекулой йода излучения. Поглощение в свободной молекуле происходит при длинах волн 350 -550 нм, а частота плазмонного резонанса в серебряной сфере располагается на 354 нм. При поглощении света в этой области идет передача энергии от плазмонов металлической частицы к адсорбированной молекуле. Интенсивность взаимодействия между плазмонами металла и молекулой зависит от расстояния молекула - поверхность.