Автореферат (1102967)
Текст из файла
На правах рукописиПОТАПОВ Алексей ВладимировичИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВРАСТВОРАХ МОЛЕКУЛ КРАСИТЕЛЕЙ В ОБЪЕМНОЙ ИМИЦЕЛЛЯРНОЙ ВОДЕ01.04.05 – оптикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 2005Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультетаМосковского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор А.
М. Салецкий,физический факультет МГУим. М. В. ЛомоносоваОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор В. З. Пащенко,биологический факультет МГУим. М. В. Ломоносова;доктор физико-математических наук,профессор Р. З. Сюняев, РГУ нефти игаза им. И. М. ГубкинаВедущая организация:Оренбургский ГосударственныйУниверситетЗащита состоится " 16 "февраля " 2005г. в " 1500 " час. на заседанииСпециализированного совета Д501.001.45 при Московском ГосударственномУниверситете им.
М. В. Ломоносова по адресу: 119992, г. Москва, Ленинскиегоры, ГСП-2, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, аудитория 2-15.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ.Автореферат разослан " 11 "январяУченый секретарьСпециализированного совета Д501.001.45доктор физико-математических наук22005г.А. Н. Васильев3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.
Изучение фотофизических процессов, происходящих вансамблях сложных органических соединений, является одной из важнейшихзадач современной молекулярной физики, оптики и спектроскопии. Этообъясняется значимостью такого рода процессов в природных системах ирастущими практическими применениями таких молекулярных систем длярегистрации информации, в качестве активных сред и элементов управлениялазерных систем и др.Обычно, сложные молекулы находятся в окружении молекул среды(растворителя),которыеоказываютсущественноевлияниенафотофизические процессы.
При анализе этих процессов в подобныхсистемах,однако,неучитываетсявлияниеструктурыокружениярастворенных молекул на механизм их протекания. Представления,привлекаемые для анализа сложных молекулярных систем, базируются напредположении их гомогенности, подразумевающей отсутствие структурныхнеоднородностей в окружающей сложную молекулу матрице. Реальные жемолекулярные системы характеризуются гетерогенностью, обусловленнойпространственной неупорядоченностью молекул.В связи с этим, особый интерес представляет изучение влияниягетерогенности среды на фотофизические процессы, в том числе переносэнергии электронного возбуждения (ПЭЭВ) и молекулярную ассоциацию.Интерес к этим процессам обусловлен тем, что эффективностьпроцессовпереносаэнергииэлектронноговозбужденияикомплексообразования в основном состоянии - ассоциации напрямуюзависит от существования локальных областей повышенной концентрациимолекул – гетерогенности системы.
При наличии подобных областей всистеме происходит увеличение эффективности этих процессов, из-зауменьшения регламентирующего расстояния между взаимодействующими4молекулами, и, следовательно, эта величина является характеристикойструктурирования матрицы окружения.В этой связи представляет интерес исследование влияния воднойматрицы на фотофизические процессы. Многочисленные исследованиясвойств воды и водных растворов показали, что вода является весьманеординарнойжидкостью,трудноподдающейсянетольконепосредственному экспериментальному изучению, но и моделированию.Многие из ее параметров аномальны и существенно отличаются отаналогичных параметров других жидкостей, что может быть связано соструктурой водной среды.Особый интерес представляет вода внутри обращенных мицелл,которые можно рассматривать как микрореактор с легко варьируемымиразмерами, природой ''стенок'' и внутренней средой. Вода, заполняющаявнутреннюю полость гидратированных обращенных мицелл, отличается посвоим физико-химическим свойствам от обычной (объемной) воды.Цель проведенных исследований состояла в исследовании структурыводных систем методами спектроскопии рассеянного света, спектральнолюминесцентном исследовании фотофизических процессов (перенос энергииэлектронного возбуждения, ассоциация) между молекулами сложныхорганических веществ в этих системах и установлении влияния структурыматрицы окружения на их эффективность.В задачу исследования входило изучение структурных особенностейH2O+D2Oрастворовирастворовобращенныхмицеллметодамиспектроскопии рассеянного света.
Исследование процессов ассоциации иструктуры образующихся комплексов молекул органических красителей вводных, водно-спиртовых и H2O+D2O растворах, а так же в системахобращенных мицелл. Изучение влияния СВЧ – излучения на спектральныехарактеристики водных растворов красителей. Исследование процессовпереноса энергии между молекулами органических красителей в водных5растворах с добавками неэлектролитов, растворах H2O+D2O, системахобращенных мицелл.Научная новизна.
Впервые установлено существование структурныхнеоднородностей в H2O+D2O растворах и определены их размеры. Показановлияние количества мицеллярной воды на размер, форму, полидисперсностьобращенных мицелл и структуру мицеллярного раствора. Установленоизменение эффективности процесса ассоциации и структуры образующихсякомплексов молекул красителей при добавлении спирта и тяжелой воды вводную матрицу растворителя, а так же при солюбилизации обращеннымимицеллами.
Исследовано влияние СВЧ - излучения различных частотныхдиапазонов на ассоциацию молекул красителей и структуру их водныхрастворов. Впервые исследованы процессы переноса энергии электронноговозбуждения в водных растворах с добавками неэлектролитов и в растворахH2O+D2O. Впервые исследован внутри- и межмицеллярный перенос энергииэлектронного возбуждения в системах обращенных мицелл.Значимость полученных результатов. Результаты исследованияфотофизических процессов в растворах со структурной организациейрасширяют представления о механизмах взаимодействия в сложныхмолекулярных и биологических системах.
Полученные результаты могутиспользоватьсякакметодикаописанияструктурыгетерогенныхмолекулярных систем и фотофизических процессов, проходящих в этихсистемах. Также, полученные результаты могут быть использованы дляпостроения модели воды, на основании новых данных о фрактальномраспределении взаимодействующих молекул.Результаты изучения растворов обращенных мицелл дают новуюинформацию о структурных особенностях водной матрицы и способахизменения данной структуры, а так же представляют интерес дляспециалистов в области химической энзимологии.6Результаты исследования влияния СВЧ – излучения на процессыассоциации могут быть применены для диагностики водных систем и другихреальных биологических объектов.Основные защищаемые положения:1.
Структура H2O+D2O растворов формирует кластерное распределениевзаимодействующих молекул. В H2O, H2O+D2O с объемным соотношением50: 50 и D2O растворах формируются кластеры наибольшего размера.2. При увеличении количества мицеллярной воды происходитструктурированиемицеллярногораствора(образованиемицеллярныхкластеров) и уменьшение его полидисперсности.3. Высокая эффективность процессов комплексообразования молекулкрасителей обусловлена кластерной структурой окружающей матрицырастворителя.
При разрушении этой структуры происходит уменьшениеэффективности ассоциации и перестройка структуры ассоциата.4. СВЧ- воздействие на водные растворы молекул органическихкрасителей осуществляется через изменение структуры водной матрицы. ПриСВЧ-облучении происходит деформация, перестройка, а возможноразрушение водородных связей, и как следствие кластерной структуры воды.Структурные изменения воды под действием СВЧ поля вызывает изменениестепени ассоциации и формы димеров растворенного красителя и ихразрушение.5.Эффективностьпроцессовпереносаэнергииэлектронноговозбуждения (ПЭЭВ) в водных растворах красителей обусловлена ихморфологией.
В таких системах формируется кластерное распределениевзаимодействующих молекул, имеющее фрактальную размерность, чтовызывает увеличение эффективности ПЭЭВ. Добавление неэлектролитов вводные растворы и нагревание приводит к разрушению кластернойструктуры. При добавлении D2O в H2O наблюдается отклонение от7линейного изотопического эффекта влияния на структуру раствора и какследствие на эффективность фотопроцессов.6.Разрушениесолюбилизациикластернойобращеннымиструктурымицеллами.воднойПрисистемыувеличениипристепенигидратации или добавлении спирта во внутреннюю часть обращенныхмицеллпроисходитвосстановлениеструктурныхнеоднородностей,присущих водной матрице.Апробация работы: Основные результаты диссертационной работыбыли представлены следующих конференциях: 7-ой Международнойконференциистудентовиаспирантовпофундаментальнымнаукам«Ломоносов-2000» (Москва.
2000 г.); Научной молодежной школе «Оптика2000» (Санкт-Петербург. 2000 г.); Международной конференции полюминесценции, посвященной 110-летию со дня рождения академикаС.И.Вавилова (Москва. 2001 г.); 2-ом Всероссийском семинаре «Проблемы идостижениялюминесцентнойспектроскопии»(Саратов.2001г.);Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальнымнаукам«Ломоносов-2003»(Москва.2003г.);3-ейМеждународнойконференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2003» (СанктПетербург. 2003 г.); Международной конференции «Современные проблемыфизики и высокие технологии» (Томск. 2003 г.); Федеральной итоговойнаучно-техническойконференциитворческоймолодежиРоссиипоестественным, техническим, гуманитарным наукам (Москва. 2003 г.);Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальнымнаукам«Ломоносов-2004»(Москва.2004г.);11-ойВсероссийскойконференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик.
2004г.).Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатныхработ.8Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзоралитературы (глава 1), описания материалов и методов (глава 2), трех глав,посвященных представлению полученных результатов, выводов и спискацитируемой литературы, содержащего 177 ссылок. Работа изложена на 131странице, содержит 51 рисунок и 1 таблицу.Во введении рассматриваются актуальность поставленной задачи иобсуждаются цели настоящей работы.В обзоре литературы состоящем из 5 разделов представлено описаниеструктурных моделей воды (§1.1), мицеллярных систем (§1.2), исследуемыхфотофизических процессов – ассоциации и переноса энергии электронноговозбуждения и работ, посвященных изучению этих процессов (§1.3 и §1.4), атак же взаимодействия СВЧ – излучения с водными системами (§1.5).В главе объекты и методика исследования перечислены вещества,использовавшиесявработе,иописаныэкспериментальныеметодыисследования фотофизических процессов.В главах с третьей по пятую представлены и обсуждены полученныеэкспериментальные результаты.В заключение отдельным пунктом вынесены основные результаты ивыводы.РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
