Оренбургский государственный университет

Исследование трансформации энергии электронного возбуждения в молекулярных системах, конденсированных на

поверхностях твердых диэлектриков

Номер проекта 1.3.06

Руководитель проекта М.Г. Кучеренко

Исследована кинетика кросс-аннигиляции электронных возбуждений между молекулами органического люминофора и молекулами кислорода вблизи искривленной поверхности нанополости пористого материала или наночастицы, адсорбировавшей макроцепь в условиях интенсивного лазерного возбуждения органических молекул. Разработана математическая модель процесса лазерного управления кинетикой бимолекулярных реакций на поверхностях и в пористых матрицах с учетом структурных и динамических особенностей гетероструктур. Исследована кинетика безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения между молекулами, размещенными внутри сферической нанополости, заполненной макромолекулярными цепями. Рассмотрен случай, когда донорные центры локализованы на поверхности полости, а акцепторные молекулы закреплены на сегментах цепи. Произведено построение математической модели, включающей в себя два варианта радиального распределения звеньев полимера: притяжение сегментов к стенкам поры и отталкивание их от стенок с формированием максимума распределения в центре полости. Модель учитывает случайные изменения конформации макромолекулы, которые приводят к модуляции радиуса донор-акцепторной пары, подтверждаемой молекулярно-динамическими расчетами. Конформационная динамика фрагментов цепи представлена диффузионным блужданием выделенного звена в окрестности минимума некоторого потенциального поля простой симметрии (сферическая прямоугольная яма, двумерная миграция на сфере, параболическая яма). Посредством введения представления о времязависящей эффективной скорости квазистатического переноса энергии получено выражение для кинетики распада возбужденного донора вблизи системы акцепторных молекул, совершающих стохастические колебания вместе со звеньями "дрожащей" полимерной цепи.

Произведен анализ кинетики в случаях диполь-дипольного и обменного переноса. Рассмотрены случаи систем "обратной геометрии" с размещением макроцепей и реагентов на внешней поверхности сферической или цилиндрической наночастицы.

Определены оптимальные для управления характеристики лазерного излучения: спектральный состав, интенсивность, момент воздействия и др. Произведена оценка эффективности управления кинетикой бимолекулярных процессов для различных систем "адсорбат-поверхность": с ярко выраженным процессом кросс-аннигиляции; с эффективным процессом лазероиндуцированной десорбции; с лазероиндуцированной термодиффузией легкого компонента и тепловыми сенсибилизаторами.