Введение к работе
Актуальность работы. Органические красители, способные акти-зно трансформировать энергию светового воздействия, в настоящее зремя широко используются в оптоэлектронике. Известны применения срасителей при разработке сред для оптической записи информации, ганцентраторов солнечной энергии, активных элементов в лазерной ехнике и т.д. Этим обусловлена необходимость в детальном изуче-ни свойств красителей, особенностей их поведения в фотофизичес-их и фотохимических реакциях. Особое значение в процессах прео-разования энергии электронного возбуждения принадлежит триплет-ому состоянию ^молекул сложных органических соединений. Часто менно это состояние определяет реакционную способность вещества, удучи относительно долгоживущим, тршлвтное состояние представ-яет собой своеобразный аккумулятор энергии и, вследствие этого-, но способно играть в практических применениях как положительную, ак и отрицательную роль (вспомним проблемы светостойкости окра-энных материалов и эффективности генерации лазерных сред на кра-ггелях).
В фотофизике и фотохимии имеется обширный эрсенал средств тя изучения фотопроцессов. Это и традиционные методы, такие как >тометрия, люминесценция, флэш-фотолиз, а также новые, получив-1в развитие в последнее время - внутрирезонаторная спектроско-ш, оптоакустика и проч. Одним из таких новых методов является и шографическая техника реального времени, родившаяся на стыке линейной оптики и голографии. Этот метод в различных его вари-Т8Х успешно применяется в последние годы для изучения фотохими-ских реакций в твердом теле, теплофизических свойств вещества, оцессов диффузии в растворах полимеров. Однако на наш взгляд ектр применений голографических методов можно расширить и преж-всего за счет использования их в молекулярной фотонике.
Основной целью настоящей работы являлось изучение возможнос-й метода динамических голографических решеток (ДГР) в исследо-гаи фотофизики триплетного состояния сложных органических сое-тений (в частности красителей).
методы исследования. В основу исследований положен метод «мических дифракционных решеток, сочетающий преимущества им-
- 4, -
пульсной спектроскопии с высокой чувствительностью голографических методов.
Научная новизна работы включает следующие основные результаты:
-
Изучены закономерности формирования триплетних голографических решеток наведенного поглощения и просветления, образующихся в твердых растворах сложных органических соединений в условиях импульсной записи.
-
На основе исследования свойств триплетних голограмм разработаны методы определения квантовых выходов s-т-интврконвэрсии, коэффициентов экстинкции и других характеристик люминофоров.
-
Показано экспериментально и аналитически, что применение метода динамических гологрвфических решеток позволяет определять чрезвычайно низкие (до 10~э) оптические плотности наведенного поглощения. Проведен сравнительный анализ чувствительности методов ДТР и импульсного фотолиза.
-
Исследована кинетика затухания триплетних голограмм. Показано, что кинетика уменьшения яркости триплетних голограмм-решеток квадратична по отношению к скорости релаксации триплетних возбуждений. Исследован голографический метод определения констант скоростей дезактивации триплетних состояний органических красителей.
-
Обнаружено увеличение скорости затухания просветляющихся голограмм под действием восстанавливающего излучения, обусловленное аффектом насыщения процесса поглощения света в твердих растворах красителей. Предложен кинетический метод определения величины интенсивности насыщения в системах с триплетним фотохромиз-мом.
Практическая значимость результатов
I. На основе систематических исследований закономерностей голографической записи в твердых растворах сложных органических соединений разработан носитель для записи голограмм. Новый материал позволяет реализовать аффективную фазовую запись с дифракционной эффективностью до 30 у.. Материал обладает свойством реверсивности, т.е. существует возможность стирания записанной информации как оптическим лучом, так и с помощью нагрева голограммы. Разработанный материал может найти применение для изготовления
голографических оптических элементов, создания датчиков котроля деформаций, а также в системах оперативной и архивной памяти. На образцах носителя осуществлена твкжэ запись оптической информации побитовым способом, плотность записи свыше ICf бит/мм1. Изобретение защищено авторским свидетельством, АС СССР » 1529975.
-
Высокая чувствительность методов наведенных оптических решеток к изменениям оптической плотности среды при фотовоздойст-вии открывает новые возможности в спектроскопии. Разработанный в работе метод определения малых наведенных оптических плотностей может быть положен в основу создания нового класса спектрометров, способных контролировать фотоиндуцированныо изменения оптических свойств веществ и измерять исходные оптические плотности.
-
Разработанный метод контроля за процессами релаксации триплетних состояний молекул сложных органических соединений может найти разнообразные применения как в задачах исследования кинетики фотопревращений, так и при создании бесконтактных анализаторов (чистоты веществ, газоанализаторов и проч.). К достоинствам таких устройств следует отнести высокую чувствительность и простоту реализации, а решение проблемы сопряжения датчика с волоконным трактом ввода и вывода световых пучков позволит придать
анализатору компактную форму, расширяя тем самым области его применения.
4. Совокупность предложенных в работе голографических мето
дов позволяет получить комплексную информацию о фотофизических
свойствах возбужденных состояний молекул. Плавная перестройка
частоты восстанавливающего излучения, обеспечивающая в общем слу
чае контроль и за фазовыми (в том числе тепловыми) составляющими
голограмм-решеток, предоставляет возможность использования допол
нительного канала наблюдения за термическими процессами, неизбеж
но сопровождающими размен энергии электронного возбуждения в кон
денсированных средах.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Голографический метод наведенных оптических решеток является информативным средством исследования фотофизических свойств триплетного состояния молекул сложных органических соединений.
-
Применение метода ДТР позволяет детектировать чрезвычайно низкие величины наведенных оптических плотностей (ДР X КГ").
- є -
Следствием высокой чувствительности талографического метода является возможность определения малых исходных оптических плотностей (D \ І0~") в слабопоглощащих слоях.
-
Исследование экспозиционных характеристик триплетних голограмм позволяет получать информацию о квантовых выходах интер-комбинацнонной s^-^-конверсии, коэффициентах экстинкции трип-летных молекул, чувствительности регистрирующих сред с триплетним фотохромизмом к гологрвфнческой записи.
-
Запись в исследуемых системах голограмм наведенного просветления позволяет получать дополнительную информацию о фотофизических характеристиках лшинофоров. К числу параметров, непосредственно измеряемых в процессе записи ГНПР, добавляются величины интенсивностей насыщения поглощения на длинах волн записи и восстановления.
-
Разработанный в работе метод исследования кинетики дезактивации триплетних состояний, основанный на контролировании процессов релаксации голографических решеток, позволяет с высокой точностью определять константы скорости гибели триплет-возбужденных молекул и параметры насыщения поглощения триплетних фотохромов.
Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в II печатных работах. Апробация работы. Основные результати работы обсуадались на:
- Региональной научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса", (Караганда. 1985 г.), Региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "молодые ученые - науке Центрального Казахстана" (Караганда. 1988 г.), 6 Всесоювном совещании по фотохимии. (Новосибирск. 1989г.), Всесоюзном совещании по молекулярной люминесценции (Караганда. 1989 г.), I Всесоюзной конференции "Полимерные органические полупроводники и регистрирующие среды на их основе" (Киев. 1989 г.), Всесоюзной конференции по голографии (Витебск. 1990 г.), Всесоюзной конференции "Проблемы оптической памяти" (Телави. 1990 г.). Всесоюзной коь^вренции "Оптическое изображение и регистрирующие среды" (Ленинград. 1990 г.).
Структура диссертационной работы определяется поставленными
задачами и состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы.
