Оренбургский государственный университет

Исследование трансформации энергии электронного возбуждения в молекулярных системах

Построена теоретическая модель и получены транспортные характеристики, эффективные скорости передачи энергии в слоях гребенчатых полимеров, а также синтетических полимеров с ароматическими ядрами на боковых звеньях цепи. Проведены расчеты вероятности передачи энергии электронного возбуждения между молекулами, адсорбированными поверхностью твердого тела, через виртуальные и реальные поверхностные экситоны. Получено аналитическое выражение для вероятности передачи энергии в единицу времени при участии виртуальных триплетных экситонов и проведены численные расчеты для синглетных экситонов. Разработана математическая модель передачи энергии посредством поверхностных (виртуальных и реальных) экситонов. По результатам данных исследований готовится публикация в центральный журнал ("Физика твердого тела"). Изучены бимолекулярные реакции внутри фрактальных структур и на поверхностях раздела фаз. Рассмотрен случай, когда 2d-мерный фрактальный сценарий транспорта и взаимодействия реагентов дополняется выходом молекул в объемную евклидову фазу (десорбция), а также обратным потоком их на 2d-фрактальную поверхность с последующей локализацией в области приповерхностного фрактального слоя (сорбция). Рассмотрены следующие модели потенциалов десорбции:

• кинетическая модель в случае слабого захвата молекул кислорода фрактальным слоем;
• учет кинетики десорбции на основе уравнения Фоккера-Планка;
• аппроксимация полупараболическим потенциалом.

Произведено качественное сравнение математических моделей с экспериментом. Проведены исследования кинетики фотохимической записи стационарных решеток в кислородопроницаемых полимерах с триплетной сенсибилизацией: исследована запись стационарных фазовых решеток в антраценсодержащих полимерных средах по окислительному механизму, описаны основные механизмы и режимы записи, восстановлен пространственный профиль записанной структуры и его искажения относительно профиля накачки. Подробно рассмотрена кинетика диффузионно-контролируемой реакции окисления молекул ароматики синглетным кислородом и влияние на процесс концентрационных и корреляционных факторов взаимного распределения реагентов. Написана программа, описывающая методами статистических испытаний процесс записи фотохимической решетки при диффузии молекул кислорода в полимерной пленке. Выявлены механизмы искажения профиля решетки и исследован эффект конкуренции центров реакции с центрами кросс-аннигиляции.

Экспериментально показано, что снижение ДЭГ с увеличением числа импульсов накачки связано с искажением профиля решетки. Предложена формально-кинетическая модель процесса записи решетки, хорошо согласующаяся с экспериментом. Выявлены и продемонстрированы основные нелинейные эффекты формирования сенсибилизированной фотохимической записи, имеющие следующие особенности: насыщение фотоотклика проявляет себя в характерной динамике процесса и зависимости реакции от концентрации кислорода, конкурирующая с основной реакцией окисления кросс-аннигиляция синглет-возбужденных молекул кислорода проявляется в зависимости выхода фотореакции от концентрации триплетных возбуждений.

В эксперименте найден способ снижения активности кислорода в полимере при помощи введения в пленку производных антрацена. Причиной этому является связывание молекул кислорода реакцией окисления, и, так как его концентрация в пленке по сравнению с концентрациями А и Т достаточно мала (10^-5-10^-4 моль/л), это приводит к быстрому расходованию кислорода вследствие фотоокисления и медленному его диффузионному восполнению, что приводит к увеличению времени жизни и амплитуды триплетной решетки.

Кинетика реакций с участием молекул синглетного кислорода в ламинарных структурах. Исследовалась 2d-кинетика диффузионно-контролируемой реакции кросс-аннигиляции триплет-возбужденных адсорбированных молекул красителей с синглетными возбуждениями кислорода и влияние на этот процесс десорбции молекул кислорода, затрудненной наличием экранирующего слоя с дренажными транспортными каналами.