Введение к работе
.-:
""АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ: В последнее десятилетие все более широкое ^JgHftejjreime в различных областях науки и техники находят полимерные материалы, активированные молекулами органических люминофоров (преобразователи энергии излучения, сцинтилляторы, концентраторы солнечной энергии, активные лазерные среды, элементы для оптической записи информации и т. д.). Повышение эффективности таких систем, как правило, связано с необходимостью использования высоких концентраций активатора, что зачастую приводит к образованно ассоциатов, являющихся одной из основных причин концентрационного тушения флуоресценции люминофоров. В связи с этим представляет интерес поиск и исследование красителей и полимеров, в которых красители образуют ассоциаты, способные эффективно флуоресцировать. Кроме того, исследование свойств ассоциатов, как структурно-организованных молекулярных систем промежуточного типа между растворами и кристаллами, представляет большой интерес, так как организация малых молекулярных ансамблей играет определяющую роль в управлении многими биологически важными процессами (фотосинтез, синтез белков и нуклеиновых кислот и т. д. ).
Решение как указанных, так и других научных и практических задач связано с исследованиями фотофиэнческих и фотохимических свойств молекул красителей, внедренных в полимеры, а также самих полимеров. Однако до сих пор ряд вопросов, связанных с взаимодействием молекул красителей между собой в полимерных матрицах и молекул красителей с полимерными звеньями, остается открытым. В частности, нет однозначного понимания механизмов различных релаксационных движений молекул органолюминоформов при их фотовоэбуждении в различных полимерных средах, недостаточно исследованы процессы миграции энергии электронного возбуждения между молекулами красителей, особенно при наличии в полимерных матрицах ассоциатов внедренных люминофоров.
В качестве конкретной задачи применения окрашенных полимеров остро стоит вопрос о создании сместителей спектров в системах регистрации элементарных частиц, эффективных тонкопленочных преобразователей излучения для расширения спектрального диапазона чувствительности кремниевых приемников, используемых в оптических
многоканальных анализаторах, системах дистанционного зондирования объектов на земле из космоса и т. п.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основной целью настоящей работы является исследование спектрально-флуоресцентных свойств полимерных матриц, активированных молекулами органических красителей, влияния на эти свойства их ассоциации и безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения в таких системах, а также изучение релаксации возбужденных мономеров и агрегатов молекул красителей в различных полимерных средах. Практической целью было создание высокоэффективного тонкопленочного преобразователя ультрафиолетового излучения в длинноволновое.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ представлена в следующих пунктах:
1. Исследованы свойства .флуоресцирующих ассоциатов
акридиновых красителей в матрицах поливинилового спирта (ПВС).
2. Впервые исследована вращательная релаксация мономерных и
ассоциированных молекул люминофоров в твердых полимерах после
фотовозбуждения. Показано, что вращение молекул красителей после
их фотовозбуждения возможно только в аморфных областях полимеров,
а в кристаллических областях молекулы неподвижны.
3. Впервые обнаружено остаточное ненулевое значение
анизотропии испускания флуоресценции молекул красителей в
ориентированных растяжением пленках ПВС, связанное с ростом
степени кристалличности полимера при растяжении.
4. Исследованы зависимости от времени анизотропии испускания
флуоресценции при импульсном возбуждении в антистоксовой области
спектра поглощения акридиновых красителей для различных их
концентраций в пленках ПВС.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы:
- в спектральных исследованиях для расширения диапазона
спектральной чувствительности твердотельных кремниевых
фотоприемников, используемых в оптических многоканальных
анализаторах и т. п.;
в ядерной физике для создания радиационно-стойких эффективных сцинтилляционных детекторов;
в энергетике для создания концентраторов солнечной энергии;
для дальнейшего развития представлений о межмолекулярных взаимодействия и релаксационных процессах возбужденных молекул
люминофоров и их ассоциатов в полимерных средах. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие положения:
-
В матрицах ЛВС акридиновые красители образуют флуоресцирующие ассоциаты, причем квантовый выход димеров акридинового желтого превышает квантовый выход мономерной формы.
-
Эффективность безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения с мономеров на мономеры, димеры и сложные ассоциаты и с димеров на сложные ассоциаты акридиновых красителей в матрицах ПВС очень низка вплоть до концентраций ~ 10 моль/л.
3. Вращение полекул органолюминоформов после их
фотовоэбуждения возможно только в аморфных областях полимеров, а в
кристаллических областях молекулы неподвижны.
4. Ассоциированные формы молекул акридиновых красителей не
способны вращаться в твердых полимерных матрицах после их
фотовозбуждения.
-
Остаточное ненулевое значение анизотропии испускания флуоресценции молекул красителей в ориентированных растяжением пленках ПВС связано с ростом степени кристалличности полимера при растяжении.
-
Уменьшение анизотропии испускания со временем при импульсном возбуждении в антистоксовой области спектра поглощения акридиновых красителей при их минимальных концентрациях в пленке ПВС (10 моль/л) обусловлено неоднородным уширением их энергетичческих уровней.
-
Разработанный пленочный флуоресцентный преобразователь ультрафиолетового излучения в красное целесообразно использовать для расширения спектрального диапазона чувствительности кремниевых фотоприемников.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI Всесоюзном совещании по фотохимии (г.Новосибирск, 1989 г.). Всесоюзном совещании по люминесценции (г.Караганда, 1989 г.), VI Всесоюзной конференции "Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве" (г.Харьков, 1990 г.). рабочем совещании "Радиационно-стойкие пластмассовые сцинтилляцнонные детекторы" (г.Протвино, 1990 г.), Всесоюзная конференция по люминесценции, посвященная 100-летию академика С.И.Вавилова (г.Москва, 1991 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 15 научных
работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Полный ее объем составляет страниц машинописного текста. Иллюстрационный материал
включает рисунков и таблиц, библиография нименований.
