Оренбургский государственный университет

Разработка лазерной технологии локального концентрирования фотоактивированных реагентов в структурах функциональных наносистем

Проект № 10-02-96021
Руководитель — д.ф.-м.н., профессор Кучеренко М.Г.

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы лазерного управления молекулярными процессами в ультрадисперсных системах — локального концентрирования компонентов в нанореакторах. За 2011 год научной группой исполнителей получены следующие результаты:

1. Исследована кинетика кросс-аннигиляции электронных возбуждений в наноячейках пористой матрицы в условиях диффузии малых молекул — носителей возбуждений и локализации на стенках пор других молекул — центров генерации возбуждений. Учитывались особенности миграции молекул O₂ в поле стенок сферической нанополости, процессы десорбции активированных носителей и корреляции в межчастичном распределении реагентов.
2. Предложены два варианта математической модели формирования скорости безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения между молекулами, размещенными вблизи сферической металлической наночастицы, в одном из которых использовалась электродинамическая трактовка явления (построение эффективного диполя для поляризованной частицы, учет диэлектрической проницаемости металла на частоте электронного перехода в молекуле донора), а в другой — чисто квантовой модели — было произведено квантование плазменных колебаний электронной плотности в наночастице.
3. Проведен ряд вычислительных экспериментов методом молекулярной динамики (NAMD 2.7, CHARMM27), в которых исследовалось поведение макромолекулы, размещенной на поверхности сферической частицы из оксида алюминия (радиус около 4,65 нм) и фуллерена С720 (радиус около 1,3 нм) и формирования радиального профиля плотности звеньев для сравнения с используемыми аналитическими зависимостями.
4. Изучена диффузионная кинетика процесса кросс-аннигиляции электронных возбуждений молекул кислорода и триплетных возбуждений органического красителя, с учетом неоднородного характера распределения звеньев полимерной цепи на непроницаемой поверхности наночастицы цилиндрической и сферической формы.
5. Построена математическая модель влияния термодиффузии молекул кислорода на кинетику бимолекулярных процессов в коллоидных системах с дисперсными включениями различной формы, учитывающая неоднородный характер распределения звеньев полимерной цепи, радиальный диффузионный поток молекул активированного кислорода, а также термодиффузионный поток невозбужденных молекул.

Результаты, полученные за отчетный период, восполняют недостающую информацию о характеристиках термодиффузии O₂ и особенностях процесса фотосенсибилизированной генерации синглетного кислорода в коллоидных растворах.