|
Влияние отжига на концентрацию триплетных молекул акцептора в твердых органических растворах Ставропольский государственный университет Научный руководитель: Дерябин Михаил Иванович, Кандидат физико-математических наук, доцент При разработке устройств, работающих на эффекте сенсибилизиации часто возникает задача создания оптимальных концентраций доноров энергии возбуждения и акцепторов, при которых достигается максимальный выход акцепторной люминесценции. Очевидно, что в отсутствие концентрационного тушения оптимальными являются максимально возможные концентрации как доноров, так и акцепторов. В реальных условиях всегда присутствуют различные процессы концентрационного тушения. В настоящей работе стояла задача – наметить пути повышения выхода акцепторной фосфоресценции в условиях концентрационного тушения триплетных состояний. В качестве модельных систем были выбраны наиболее изученные с точки зрения межмолекулярного переноса энергии в твердых растворах донорно-акцепторные пары – бензофенон-нафталин и бензофенон-аценафтен. Условия концентрационного тушения фосфоресценции в растворах были созданы путем подбора соответствующих растворителей – н.-парафинов. В “неудобных” (по классификации Э. Шпольского) н.-парафинах молекулы примеси в процессе кристаллизации вытесняются в межблочное пространство, создавая тем самым их повышенные локальные концентрации. Кристаллизация раствора производилась путем помещения образца в пары жидкого азота. Исследования проводились в диапазоне температур от 77 К до точки плавления растворителя.В ходе решения поставленной задачи было обнаружено, что выдерживание замороженного раствора при фиксированной температуре из области 150 - 170 К (отжиг) приводит к увеличению интенсивности сенсибилизированной фосфоресценции (СФ). Установлено, что этот процесс является необратимым. Увеличение интенсивности СФ в процессе отжига происходит со временем по экспоненциальному закону с характерной константой скорости процесса, зависящей от температуры отжига. Чем больше температура отжига, тем выше скорость процесса. Значение насыщения, к которому стремится интенсивность СФ в процессе отжига, также растет с увеличением температуры отжига. Так, например, для пары бензофенон-аценафтен в н.-декане (при соответствующих концентрациях бензофенона – 10 -3 М, аценафтена - 5? 10-3 М) отношение интенсивностей СФ при 77 К до и после отжига (в течение 3 минут при 177 К) достигло величины 35.Определена энергия активации процесса, приводящего к увеличению интенсивности СФ при отжиге, которая составляет величину порядка 30-45 кДж/моль для ароматических углеводородов в н.-парафиновых растворах. Процесс отжига также приводит к одновременному увеличению интенсивности фосфоресценции донора. Для интерпретации экспериментальных результатов разработана методика, позволяющая определять из кинетических экспериментов по разгоранию и затуханию СФ относительную заселенность триплетного уровня молекул акцептора. На основании данной методики показано, что в результате отжига увеличивается общее число одиночных молекул акцептора в растворе, участвующих в излучении. Относительная заселенность их триплетного уровня при этом практически не изменяется. Сделан вывод, что увеличение общего числа молекул акцептора, участвующих в излучении в процессе отжига происходит за счет снятия концентрационного тушения.На основании сопоставления результатов влияния отжига на параметры фосфоресценции донорно-акцепторной смеси с влиянием снятия различных механизмов концентрационного тушения на эти параметры сделан вывод, что увеличение числа одиночных молекул акцептора происходит за счет распада гетероассоциатов из молекул донора и акцептора. Таким образом, процесс отжига замороженных н.-парафиновых растворов можно использовать для увеличения концентрации триплетных молекул при их сенсибилизированном возбуждении, а следовательно, и повышения эффективности протекания фотофизических и фотохимических процессов, происходящих с участием триплетных состояний органических молекул. |
| (c) АСФ России, 2001 |