Автореферат (1145319), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые экспериментально обнаружено влияние состояния сразделенными зарядами на фотостабильность супрамолекулярных систем(алкинил-фосфиновые металлоорганические комплексы с биметаллическимядром).5. Предложен механизм разрушения супрамолекулярных систем,основанных на электростатическом равновесии, за счет лазерноиндуцированного процесса разделения зарядов.6. Исследована кинетика взаимодействия возбужденной электроннойподсистемы с атомарной решеткой в системе с зонным энергетическимспектром.
Экспериментально определены характеристические временаэлектрон-электронного рассеяния, электрон-фононного взаимодействия.57. Предложен механизм лазерно-индуцированной диффузии элементов(литий и ниобий) в ниобофосфатных стеклах, в основе которого лежитдиффузия в условиях градиента электрического потенциала, возникающегопри разделении зарядов в стекле, и градиента температуры.Таким образом, определены закономерности взаимодействия лазерноиндуцированных возбужденных электронных состояний систем сдискретным и зонным энергетическими спектрами.Теоретическая и практическая значимость работы− Установленныезакономерностиобразованиясостояниясразделенными зарядами в осесимметричных донорно-акцепторных системахпорфирин-фуллерен могут быть использованы для целенаправленногопостроения донорно-акцепторных физических систем с прогнозируемымвременем жизни состояния с разделенными зарядами.
Последнее являетсяопределяющим функциональным свойством при создании солнечныхэлементов на базе этих систем.− Методика определения молярного коэффициента поглощения всупрамолекулярных системах, связанного с электронными состояниями,возникающими в супрамолекулах в результате синергетического эффектасборки из отдельных молекулярных фрагментов, может быть использованадля определения молярного коэффициента поглощения подобных систем.− Установленные корреляции между физико-химическими свойствами,временем жизни состояния с разделенными зарядами и фотостабильностьюмогут быть использованы при разработке фотостабильных и оптическинестабильных систем в зависимости от поставленной задачи.Фотостабильные системы перспективны с точки зрения использования их вкачестве люминофоров, в том числе люминесцентных биологических меток.Системы, разлагающиеся при облучении, могут быть использованы в областинанотехнологий для лазерно-индуцированного формирования гибридныхнаноструктур.− Установленныевременныедиапазоныэлектрон-электронногорассеяния и электрон-фононного взаимодействия в системах с зоннымэнергетическим спектром при лазерном импульсном возбужденииэлектронной подсистемы могут быть использованы для описания физикохимических процессов в проводниках, полупроводниках и диэлектриках,обусловленных взаимодействием фемтосекундных лазерных импульсов свеществом.− Разработанный новый механизм лазерно-индуцированной диффузииэлементов в стеклах может быть использован для созданиявысококонтрастных фазовых элементов в объеме оптических материалов и впланарных волноводах.
В частности, возможно создание волноводов,дифракционных решеток, калибровочных элементов оптических томографови т.д.6Методология и методы исследованияРабота основана на спектральных методах исследования электронновозбужденных состояний в физических системах с дискретным и зоннымэнергетическим спектром, в том числе спектральные методы с временнымразрешением.
Основными экспериментальными методами в работе являютсяпрямые методы импульсной (наносекундной и фемтосекундной) лазернойспектроскопииисследованиякинетикиидинамикипроцессов,обусловленных лазерно-индуцированным возбуждением электронов и ихмиграцией. Обработка экспериментальных результатов проводилась припомощи программного пакета Origin, моделирование осуществлялось припомощи программного обеспечения Matlab.Положения, выносимые на защиту1.
Возбуждение электронных состояний осесимметричных донорноакцепторных систем порфирин-фуллерен лазерным излучением с длинойволны 532 нм приводит к образованию состояния с разделенными зарядами.2. Время жизни состояния с разделенными зарядами в осесимметричныхдонорно-акцепторных системах порфирин-фуллерен зависит от заместителяв порфирине и может достигать нескольких микросекунд. Присутствие бромав составе донорно-акцепторной системы приводит к подавлению состояния сразделенными зарядами.3. Лазерно-индуцированное возбуждение супрамолекулярных систем сбиметаллическим ядром и электростатическим взаимодействием междукомпонентами, приводящее к долгоживущим (несколько микросекунд)состояниям с разделенными зарядами, ведет к разрушению этих систем.4. Локальная фотоионизация матрицы щелочных ниобофосфатных стеколфемтосекундными лазерными импульсами приводит к локальной миграцииэлектронов проводимости, пространственному разделению зарядов и, какследствие, диффузии ионов щелочных металлов в условиях градиентапотенциала заряда.5.
Лазерно-индуцированная миграция ионов лития и ниобия в объемелитиевых ниобофосфатных стекол приводит к локальной модификацииматрицы и изменению показателя преломления на величину до 10-2.Степень достоверности и апробация результатовДостоверность полученных в работе результатов обеспечивается высокимуровнем современного научно-исследовательского оборудования, методов иметодик обработки результатов.Материалы работы представлены на конференциях International conferenceICONO/LAT (Минск, Беларусь, 2007), International Conference LOYS (СанктПетербург, 2008), 16th International Conference Ultrafast Phenomena XVI(Стреза, Италия, 2008), International workshop Nonlinear photonics: theory,materials, applications (Санкт-Петербург, 2011), 4-ая Международнаяконференция «Современные нанотехнологии и нанофотоника для науки ипроизводства» (Суздаль, 2014), Technical Proceedings of the 2014 NSTINanotechnology Conference and Expo (Вашингтон, США, 2014), 6-яМеждународная конференция молодых ученых “Органическая химия7сегодня” InterCYS-2014 (Санкт-Петербург, 2014), VIII Всероссийскаяконференция с международным участием молодых ученых по химии"Менделеев-2014" (Санкт-Петербург, 2014) Международная научнопрактическая конференция «Основные проблемы естественных иматематических наук» (Волгоград, 2015), Международная научнопрактическая конференция «Образование и наука» (Тамбов, 2015), IIIМеждународная научно-практическая конференция «Наука и образование:проблемы и перспективы» (Таганрог, 2015), International Conference«Advanced Carbon Nanostructures» (Санкт-Петербург, 2015), First STEPSSymposium on Photon Sciences (Токио, Япония, 2015), XVI Международнаянаучно-практическая конференция «Современные концепции научныхисследований» (Москва, 2015), 23rd International Symposium «Nanostructures:Physics and Technology» (Санкт-Петербург, 2015), V International conference«Modern nanotechnology and nanophotonics» (Суздаль, 2016).ПубликацииОсновное содержание работы отражено в 40 публикациях (25 статей, 15тезисов докладов) в отечественных и международных изданиях.Личный вклад автораВ диссертации представлены результаты экспериментальных исследованийметодамилазернойспектроскопии(включаянаносекундную,фемтосекундную и спектроскопию комбинационного рассеяния света),выполненных непосредственно автором и под его руководством.Исследованиевзаимодействиялазерно-возбужденнойэлектроннойподсистемы с атомной решеткой проводилось автором в рамках совместнойработы с коллегами из Свободного университета Берлина.
Рядэкспериментальныхрезультатов,связанныхсподготовкойэкспериментальных образцов систем с дискретным энергетическимспектром, получен совместно с коллегами кафедры лазерной химии илазерного материаловедения, кафедры органической химии и кафедры общейи неорганической химии СПбГУ; систем с зонным энергетическим спектром– совместно с коллегами Санкт-Петербургского политехническогоуниверситета. Личный вклад автора заключается в постановке задачисследования, разработке экспериментальных и теоретических методов ихрешения, в разработке и реализации в СПбГУ экспериментальных установокпо лазерной спектроскопии, в обработке, анализе и обобщении полученныхрезультатов.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, пяти глав основного текста и заключения.Общий объем диссертации 210 стр., включая 87 рисунков и 16 таблиц.Список литературы содержит 251 наименование.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо Введении описана актуальность работы, кратко излагаются цель и задачиисследования, его практическая значимость и научная новизна.8Глава 1 представляет собой обзор литературы, посвященный лазерноиндуцированному переносу электронов в системах с дискретным и зоннымэнергетическим спектром, исследованию процессов образования состояния сразделенными зарядами и его конверсии через излучательные ибезызлучательные процессы.Глава 2 содержит описание основных лазерных методов с временнымразрешением, используемых в настоящем исследовании для измерениявремени жизни возбужденных электронных состояний, в том числесостояния с разделенными зарядами.Лазерно-индуцированная миграция электронов в системах сдискретным и зонным энергетическим спектром может проходить по одномуиз трех путей (Рис.
1): внутримолекулярный перенос связанных электроновчерез возбужденные электронные состояния; внутримолекулярный прямойперенос связанных электронов; миграция свободных электронов в объеменеупорядоченной полимерной матрицы, обусловленная фотоионизацией.Методы лазерной спектроскопии позволяют исследовать процессы,обусловленные миграцией электронов, с временным разрешением и, темсамым, позволяют получать фундаментальные знания, необходимые дляпонимания механизмов этих процессов.Рисунок 1 – Варианты лазерно-индуцированной миграции электронов всистемах с дискретным и зонным энергетическим спектром.В основе оригинальных экспериментальных установок использовалисьфемтосекундные и наносекундные лазерные источники излучения дляреализации методов фемтосекундной и наносекундной импульсной лазернойспектроскопии соответственно.На рисунке 2 представлена блок-схема используемой вдиссертационной работе экспериментальной установки наносекунднойимпульсной лазерной спектроскопии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
