Автореферат (1145319)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиПОВОЛОЦКИЙ Алексей ВалерьевичПРОЦЕССЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННЫМВОЗБУЖДЕНИЕМ ЭЛЕКТРОНОВ И ИХ МИГРАЦИЕЙ В СИСТЕМАХ СДИСКРЕТНЫМ И ЗОННЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СПЕКТРОМ.01.04.21 – лазерная физика(физические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукСанкт-Петербург2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Санкт- Петербургскийгосударственный университет»Научныйконсультант:Официальныеоппоненты:Ведущаяорганизация:доктор химических наук, профессор Тверьянович ЮрийСтаниславович, заведующий кафедрой лазерной химии илазерного материаловедения ФГБОУ ВО «СанктПетербургский государственный университет»Цэндин Константин Дамдинович, главный научныйсотрудник ФГБУН «Физико-технический институт им.А.Ф.

Иоффе» РАН,Баранов Александр Васильевич, профессор ФГАОУ ВО«Санкт-Петербургский национальный исследовательскийуниверситет информационных технологий, механики иоптики»,Иванов Анатолий Иванович, профессор ФГАОУ ВО«Волгоградский государственный университет»,Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки «Институт лазерной физики» СО РАН,г. Новосибирск.Защита состоится «___» ___________ 2017 г.

в ___ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.45 по защите диссертаций на соисканиеученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наукна базе Федерального государственного образовательного учреждениявысшегопрофессиональногообразования«Санкт-Петербургскийгосударственный университет» по адресу: 198504, Санкт-Петербург,Петродворец, Ульяновская ул., д.

1, Малый конференц-зал физическогофакультета.Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять поадресу: 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., д. 1,ученому секретарю диссертационного совета Д 212.232.45 В.С.Сухомлинову.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. М.Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д.

7/9. Диссертация иавтореферат диссертации размещены на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан «___»_____________2017 г.Ученый секретарь диссертационного советад.ф.-м.н., доц.2В.С. СухомлиновОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыОдин из самых распространенных процессов в физических системах,происходящих при лазерном возбуждении, – это перенос электрона (изодного локализованного состояния в другое в системах с дискретнымэнергетическим спектром или миграция в системах с зонным энергетическимспектром).

Перенос электрона может сопровождаться различнымиизлучательными и безызлучательными физическими и химическимипроцессами. Фундаментальные знания о влиянии лазерно-индуцированногопереноса электронов на эти процессы дают возможность попытатьсяуправлять данными процессами, используя лазерное излучение какинструмент управления.Одной из актуальных задач лазерной физики в настоящий моментявляется исследование методами лазерной спектроскопии фундаментальныхсвойств вещества и процессов, происходящих при оптическом возбужденииэлектронов в системах с дискретным и с зонным энергетическим спектром.Особый интерес представляют собой методы исследования с временнымразрешением, такие как наносекундная и фемтосекундная импульсныелазерные спектроскопии.

Несмотря на бурное развитие различныхсовременных экспериментальных методов, в настоящее время лазернымметодам практически нет альтернативы при исследовании динамикипроцессов, время протекания которых менее 1 нс, поэтому используемые вработе лазерные методы исследования, безусловно, являются актуальными.Поглощение фотона переводит нейтральную молекулу в возбужденноесостояние со значительным изменением ее донорно-акцепторных свойств.Воздействие нано- или фемтосекундных лазерных импульсов позволяетсоздавать высокую концентрацию молекул в возбужденном состоянии, приэтом, в зависимости от типа молекул, они могут становиться как донорами,так и акцепторами электронов.

Для исследования кинетики процессов,протекающих после оптического возбуждения, необходимо использоватьмалую длительность импульсов накачки по сравнению с исследуемымипроцессами.В системах с донорно-акцепторными свойствами может наблюдатьсяпроцесс конверсии возбужденного состояния с образованием пары ионрадикалов. Обратный перенос электрона (в случае если донор и акцепторобразуют комплекс) или диффузное разделение может приводить кдезактивации ион-радикальной пары.

Рассматривая первый случай, следуетсказать, что система поэтапно находится в трех электронных состояниях –основном, возбужденном и состоянии с разделенными зарядами. Именнопроцессы разделения и рекомбинации зарядов представляют практическийинтерес. Исследование кинетики разностных спектров поглощения позволяетоценить скорость каждого конкретного процесса. Однако существуютсистемы (донорно-акцепторные системы), у которых наблюдаются толькодва электронных состояния – основное и с разделенными зарядами.

Чем3меньше время жизни состояния с разделенными зарядами, тем болеечувствительной к начальным условиям будет исследуемая система. Такимобразом, вопрос о влиянии состава и структуры донорно-акцепторнойсистемы на процесс разделения зарядов является весьма актуальным.Пространственное разделение зарядов может быть реализовано как всистемах с дискретным энергетическим спектром (разделение зарядов черезвозбужденные электронные состояния и прямое разделение зарядов припоглощении фотонов), так и в системах с зонным спектром за счет миграциисвободных электронов, образованных в результате фотоионизации.Отдельный научный и практический интерес представляют собойфизические системы, в которых происходит лазерно-индуцированныйперенос заряда или энергии между подсистемами с дискретным и зоннымэнергетическим спектром. Поэтому в данной работе были выбраны тригруппы объектов исследования, в которых возможна реализация указанныхпроцессов разделения зарядов: системы с дискретным энергетическимспектром: ковалентно связанные донорно-акцепторные диады (разделениезарядов через возбужденные электронные состояния) и супрамолекулярныекомплексы (прямое разделение зарядов при поглощении фотона); системы сзонным спектром: неупорядоченные полимерные щелочные ниобофосфатныестекла (миграция свободных электронов в результате фотоионизации);комбинированные системы с зонным и дискретным энергетическимспектром:гибридныемолекулярно-плазмонныенаноструктурыиактивированныередкоземельнымиионамистеклообразныеикристаллические материалы.Степень разработанности темыСостояния с разделенными зарядами в физических системах и возможныемеханизмы их релаксации начали активно исследоваться в последниедесятилетия благодаря развитию импульсной лазерной спектроскопиинаносекундного и фемтосекундного диапазона длительности импульсов.Основные достижения при описании процессов разделения электроновполучены на молекулах и комплексах с небольшим количеством атомов (отдвух-трех до нескольких десятков).

Работы, посвященные исследованиюмолекул и комплексов с большим количеством атомов, вплоть дополимерных, к настоящему времени не имеют достаточной степениразработанности и обобщения, а многие процессы, происходящие послеразделения зарядов, остаются недостаточно изученными. Не в полной мереопределены взаимосвязи между физико-химическими свойствами системы,временем жизни лазерно-индуцированного состояния с разделеннымизарядами и процессами релаксации этого состояния.

Фундаментальныезнания в этой области необходимы для развития методик управленияпроцессами в физических системах путем селективного возбуждениясостояний с разделенными зарядами. Описанные научные проблемыопределили основную цель диссертационной работы.4Цели и задачиЦелью настоящей диссертационной работы является разработкафундаментальных основ описания лазерно-индуцированного переносаэлектронов и способов практического применения процессов, обусловленныхобразованием состояний с разделенными зарядами в системах с дискретными зонным энергетическими спектрами. Исходя из этого, были поставленыследующие задачи исследования: создание состояний с разделеннымизарядами в физических системах с дискретным и зонным энергетическимиспектрами и изучение различных физико-химических путей релаксации этогосостояния спектроскопическими методами, а также определение основныхзакономерностей процесса разделения заряда в зависимости от состава иструктуры физических систем и разработка моделей механизмов релаксациисостояний с разделенными зарядами.Научная новизнаНа основе данных спектроскопических методов исследования выявленызакономерности, связывающие состав и строение молекул и молекулярныхкомплексов со временем жизни состояния с разделенными зарядами; времяжизни состояния с разделенными зарядами и фотостабильность системы.Работа содержит новые методические и экспериментальные результаты,основные из которых приведены ниже.1.

Впервые экспериментально обнаружено и идентифицированодолгоживущее (время жизни в микросекундном диапазоне) состояние сразделенными зарядами в осесимметричной донорно-акцепторной системепорфирин-фуллерен. Время жизни состояния с разделенными зарядамизависит от заместителей тетрафенилпорфирина. Состояние с разделеннымизарядами не обнаруживается в молекулах, замещенных бромогруппами.2. Показано, что при ковалентном связывании в осесимметричные диадычерез молекулярный мостик, происходит уменьшение времени жизнисостояния с разделенными зарядами между донорно-акцепторной системойпорфирин-фуллерен.3. Предложена и апробирована экспериментальная методика измерениямолярного коэффициента поглощения в супрамолекулярных комплексах,связанного с электронными переходами, возникающими в супрамолекулах врезультате синергетического эффекта сборки из отдельных фрагментов.4.

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.

Список файлов диссертации