программа - Основы фотохимии-2019-2020

Пограмма курса «Основы фотохимии»

1. Фотоника – основной тренд в развитии современных систем для регистрации, обработки и воспроизведения информации. Солнечная энергетика.

2. Фотовозбужденные состояния органических веществ. Законы поглощения света. Оптическая плотность. Закон Ламберта-Бугера-Бера. Селективность фотохимических процессов. Единицы измерения энергии.

3. Основные законы фотохимии. Квантовый выход фотохимического процесса.

Гибель фотохимически возбужденных молекул (флуоресценция, безизлучательные переходы, интеркомбинационная конверсия в триплетное состояние, фосфоресценция, тушение возбужденных состояний в результате фотохимических процессов).

4. Схема Яблонского. Спектры поглощения органических молекул в газовой и жидких фазах. Электронно-колебательно-вращательные спектры молекул. Синглетное и триплетное состояния. Спин-орбитальное взаимодействие. Правило Хунда.

5. Кинетика фотохимических процессов с участием синглетных и триплетных состояний.

6. nπ*- и ππ*-возбужденные состояния органических молекул. Примеры фотовозбужденных состояний (ароматические углеводороды, кетоны, хиноны, гетероциклические соединения).

7. Принцип Франка-Кондона. Гармонический и ангармонический осциллятор. Энергетика двухатомной молекулы.

8. Флуоресцентная спектроскопия и фотохимические процессы. Измерение времен жизни синглетных состояний методом однофотонного счета. Фотохимические процессы с участием синглетных состояний.

9. Основные фотохимические процессы с участием неорганических веществ. Феррооксалатный актинометр и основные фотохимические реакции актинометрии.

10. Триплетное состояние молекул красителей и родственных органических соединений. Роль триплетного состояния в фотохимии красителей. Метод лампового импульсного фотолиза. Спектрально-кинетические характеристики триплетных состояний органических молекул. Диффузионно-контроллируемые реакции.

11. Метод лазерного импульсного фотолиза для исследования сверхбыстрых фотохимических процессов с участием возбужденных состояний. Кинетика фотохимических процессов красителей и родственных органических соединений в фемто-секундном диапазоне, пико-секундном диапазоне, микро- и мили-секундных диапазонах.

12. Основные классы органических красителей и фотохимические процессы, характерные для красителей в жидкой фазе (фотоизомермзация, разрыв связи гомолитический и гетеролитический, фотоприсоединение, фотоперенос электрона с участием доноров и акцепторов электрона, фотоперенос протона, реакции фотоциклизации, фотоионизация и образование сольватированного электрона в жидких средах). Азо-красители, метиленовый голубой, производные антрахинона, флуоресцеин, эозин, родамин, спиропираны, цианиновые красители, порфирины.

13. Основные промежуточные короткоживущие состояния органических молекул в фотохимических процессах (синглетное и триплетное состояния, фотоизомеры, эксиплексы, радикальные пары, ион-радикальные пары, радикалы, катион- и анион-радикалы).

14. Процессы тушения синглетных и триплетных состояний кислородом и свободными радикалами. Спин-статистический фактор в процессах тушения состояний тушителями с различной мультиплетностью. Синглетный кислород и его роль в фотохимии органических соединений.

15. Процессы переноса энергии в фотохимии. Диполь-дипольный перенос энергии по Ферстеру. Экспериментальные методы исследования. Теория переноса по индуктивно-резонансному механизму.

16. Триплет-триплетный перенос энергии в фотохимии органических молекул и красителей. Правило Вигнера. Сенсибилизированные фотохимические процессы.

17. Механизмы важных фотохимических процессов в фотобиологии и в фотомедицине (фотосинтез, зрение, фотодинамическая терапия, ПУВА-терапия). Первичные фотохимические процессы с участием молекул хлорофилла, ретиналя и родопсина, порфиринов, фурокумарина.

18. Особенности фотохимии конденсированного состояния (твердого тела).

19. Кристаллическая решетка AgHal. Дефекты кристаллической решетки. Точечные дефекты.

20. Протяженные дефекты. Поверхностные дефекты. Дислокации. Плоскости двойникования.

21. Основные типы огранок микрокристаллов AgHal. Индексы Миллера.

22. Зонная структура электронных уровней решетки AgHal.

23. Поглощение света галогенидами серебра. Электронно-дырочные процессы при действии света. Фотопроводимость.

24. Образование скрытого фотографического изображения на микрокристаллах AgHal при действии света. Механизм Герни-Мотта.

25. Спектральная сенсибилизация галогенидов серебра красителями. Полиметиновые красители. Полиметиновое состояние.

26. Основные представления о цветности красителей.

27. Спектры поглощения красителей в растворах и в адсорбированном состоянии. Агрегация красителей. H- и J-состояния красителей.

28. Основные модели спектральной сенсибилизации AgHal красителями.

29. Фотосинтез с участием агрегатов тетрапиролльных комплексов хлорофилла и бактериохлорофилла с ионами металлов.

30. Оптические свойства наночастиц. Квантовые точки. Квантование электронных уровней в наночастицах.

31. Применение квантовых точек в биологии, медицине и в оптоэлектронике.

32. Плазмонные наночастицы металлов. Оптические свойства плазмонных наночастиц. Применение плазмонных наночастиц в медицине и в оптоэлектронике. Плазмоные частицы-невидимки. Плазмон-экситонные взаимодействия.

33. Структурная иерархия в технологии светочувствительных систем: от нано- к макроструктурам. Принцип самоорганизации сложных химических фотосистем.

Рекомендованная литература:

1. Н.Турро. Молекулярная фотохимия. Мир. М. 1967 г. 328 с.

2. Экспериментальные методы химической кинетики. Изд.МГУ. 1985.

3. Bernard Valeur. Molecular Fluorescence Principles and Applications. WILEY-VCH, N.-Y. 2001.

4. Б.И.Шапиро. Теоретические начала фотографического процесса. Эдиториал УРСС. 2000 г. 288 с.