Влияние обменных взаимодействий на вероятность дезактивации триплетных молекул акцепторов

Курсовая работа

ВЛИЯНИЕ ОБМЕННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА ВЕРОЯТНОСТЬ ДЕЗАКТИВАЦИИ ТРИПЛЕТНЫХ МОЛЕКУЛ АКЦЕПТОРОВ

Выполнил: Чекан Михаил Григорьевич

СОДЕРЖАНИЕ Введение......................................................................................................................................... 3 ГЛАВА I. Основные закономерности сенсибилизированной фосфоресценции в твёрдых растворах органических соединений............................................................................................................ 6 1.1. Явление сенсибилизированной фосфоресценции и триплет-триплетный перенос энергии электронного возбуждения.......................................................................................................... 6 1.2. Современные теории межмолекулярного переноса энергии в конденсированных средах 9 1.3. Экспериментально установленные закономерности межмолекулярного триплет-триплетного переноса энергии......................................................................................................................... 19 1.4. Выводы к первой главе....................................................................................................... 28 ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ......................... 30 2.1. Растворители и соединения................................................................................................ 30 2.1.1. Растворители...................................................................................................................... 31 2.1.2. Донор энергии................................................................................................................... 32 2.1.3. Акцепторы энергии.......................................................................................................... 35 2.2. Схема экспериментальной установки и методика получения спектров и измерения параметров кинетики....................................................................................................................................... 39 2.3. Методика определения константы скорости излучательного перехода S₀ ← T акцепторов энергии....................................................................................................................................................... 44 ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ ДОНОРА НА КОНСТАНТУ СКОРОСТИ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОГО ПЕРЕХОДА В МОЛЕКУЛАХ АКЦЕПТОРА................................................................................................... 47 3.1. Зависимость константы скорости излучательного перехода триплетных молекул акцептора от концентрации донорно-акцепторной смеси............................................................................ 47 3.2. Изменение времени затухания сенсибилизированной фосфоресценции за счёт константы скорости излучательного перехода в акцепторе...................................................................................... 57 Основные результаты и выводы................................................................................................ 63 Список литературы..................................................................................................................... 65

Введение

С проблемой безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения исследователям приходится сталкиваться при изучении самых разнообразных систем в таких областях науки как люминесценция, фотосинтез, радиационная физика и химия, биоэнергетика.

Фундаментальные представления о механизмах переноса энергии базируются в основном на классических результатах по фотонике синтетических органических соединений в конденсированных средах [1-4]. Хорошими модельными системами, которые часто используются для экспериментального изучения и проверки выводов теории переноса энергии триплетного возбуждения между молекулами, являются твёрдые растворы органических соединений. Это обусловлено своеобразием их физических свойств и возможностью широкого практического применения [5,6]. К таким средам относятся стекла активированные атомами или ионами, поликристаллические растворы, активированные полимерные пленки.

Основные закономерности межмолекулярного триплет-триплетного переноса энергии были установлены именно при исследовании тушения фосфоресценции молекул донора молекулами акцептора в этих системах. Однако даже для наиболее изученных донорно-акцепторных пар параметры переноса энергии триплетного возбуждения существенно отличаются у различных авторов [5-9].

Квантово – механическая теория триплет-триплетного переноса энергии в конденси­рованных средах была развита в работах Ферстера и Декстера [10,11].

Одним из выводов теории является то, что взаимодействие между компонентами донорно – акцепторной пары не влияет на константы скоростей как излучательной, так и безызлучательной дезактивации возбуждений акцептора. Именно это положение теории Фёрстера – Декстера (наряду с некоторыми другими) подвергается критике в новой теории переноса энергии, разрабатываемой в последнее время В.Я. Артюховым и Г.В. Майером [12-14]. Согласно этой теории взаимодействие между компонентами в донорно – акцепторной паре возмущает электронные состояния изолированных молекул еще до возбуждения молекул донора. При этом можно ожидать изменения константы скорости излучательной дезактивации энергии электронного возбуждения как в молекулах донора, так и в молекулах акцептора.

Наиболее актуальным вопрос о взаимном влиянии компонент донорно – акцепторной смеси на константы скоростей излучательной и безызлучательной дезактивации возбуждений является для межмолекулярного триплет – триплетного переноса энергии, поскольку он происходит при малых расстояниях между компонентами, так как обусловлен обменными взаимодействиями.

Таким образом, изучение механизмов дезактивации триплетных молекул в твердых растворах при их сенсибилизированном возбуждении и определение их вклада в дезактивацию возбуждений имеет актуальное значение для теории и практики межмолекулярного переноса энергии по обменно – резонансному механизму в конденсированных средах и является необходимым этапом дальнейшего развития его теоретических основ.

В связи с этим целью дипломной работы является исследование влияния взаимодействий между молекулами акцепторов в возбужденном триплетном состоянии и молекулами доноров в основном синглетном состоянии на вероятность излучательной дезактивации триплетных возбуждений акцепторов.

В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

- исследование спектров и кинетики сенсибилизированной фосфоресценции молекул аценафтена и нафталина, выбранных в качестве акцепторов, при возбуждении донора – бензофенона;

- рассмотрение методики определения константы скорости излучательного перехода S₀ ← T акцепторов энергии;

- установление зависимости константы скорости излучательного перехода триплетных молекул акцептора от концентрации донорно-акцепторной смеси.

Глава I . Основные закономерности сенсибилизированной фосфоресценции в твёрдых растворах органических соединений.