док / 19 спец

19. Загальна схема фотофізичних та фотохімічних процесів у конденсованому середовищі. Типова енергетична діаграма та можливі квантові переходи в молекулярних органічних середовищах.Процеси, що відбуваються в середовищі в результаті

поглинання фотонів можуть бути умовно розподілені на 4 стадії (рис.1) [1]:

(1) Поглинання фотону.

(2) Перенесення енергії електронного збудження (що виникло в результаті поглинання фотону).

(3) Захоплення мігруючого в системі збудження.

(4) Деактивація збудження. В свою чергу деактивація електронних збуджень може відбуватися за рахунок декількох процесів:

♣ випромінювання фотонів люмінесценції (флюоресценція та

фосфоресценція);

♣ конверсія енергії збудження в тепло;

♣ фотохімічна реакція;

♣ генерація пар носіїв заряду (струму) − фотогенерація. Існування даного каналу деактивації збуджень є необхідною умовою для фотопровідності середовища (виникнення електричного струму

п ри одночасній дії світла та прикладеного електричного поля).

Типова енергетична діаграма та можливі квантові

переходи в молекулярних органічних середовищах

П ри розгляді енергетичної структури молекулярних систем та можливих кван тових переходів в основному використовують таку енергетичну діаграму:

S0, S1, T1,- електронні синглетні та триплетні рівні (відповідно спін системи рівний нулю та одиниці). Над "чисто" електронними рівнями, (пов'язаними зі зміною руху електронів) більш "щільно"

розміщені коливні рівні (пов'язані з коливанням ядер атомів, що входять до складу молекули або молекулярної системи).Типові Переходи між вказаними рівнями і зумовлюють фотофізичні

процеси:

1 - поглинання (∼10-15с);

2 - S2 → S1, Sn → S1, - внутрішня конверсія між збудженими станами (∼10-13с) (безвипромінюваний перехід);

3 - флюоресценція (∼10-9 ÷ 10-8с);

4 - S1 → S0 - внутрішня конверсія в основний стан (безвипромінювальна деградація збудження);

5 - S2 → T2, S1 → T1 - інтеркомбінаційна конверсія між

збудженими станами;

6 - фосфоресценція (∼10-6 ÷ 103 с);

7 - T1 → S0 - інтеркомбінаційна конверсія в основний стан.

Як правило, для більшості органічних молекул основний стан синглетний. У деяких молекул основний стан - триплетний (спін дорівнює одиниці). Зокрема, до таких належить O2 - молекула, що бере участь у багатьох життєво важливих процесах.

Типові значення енергій електронних переходів лежать в діапазоні 1–декілька еВ(104 см-1), енергії коливань молекул в тисячу раз менші (меВ. 103 см-1)