SINGULETINIO EKSITONO GENERAVIMO TRIPLETINĖS ANIHILIACIJOS BŪDU TIKIMYBĖ ANTRADITIOFENO ANIHILIATORIUJE

Ištrauka

SINGULETINIO EKSITONO GENERAVIMO TRIPLETINĖS ANIHILIACIJOS BŪDU TIKIMYBĖ ANTRADITIOFENO ANIHILIATORIUJE
Bakalauro studijų baigiamasis darbas

Turinys
ĮVADAS 3
1 LITERATŪROS APŽVALGA 5
1.1 Fotonų konversijos sistemose vykstantys procesai 5
1.2 Singuletinio eksitono generavimo TTA būdu tikimybė – statistinis faktorius 7
1.3 TES-ADT anihiliatoriaus taikymas fotonų konversijai 11
2 TYRIMO OBJEKTAS 13
3 TYRIMO METODIKA 14
3.1 Sugerties ir emisijos spektrų matavimas 14
3.2 Fluorescencijos kinetikų matavimas 15
3.3 Fluorescencijos ir fotonų konversijos kvantinių našumų įvertinimas 16
3.4 Fotonų konversijos kinetikų matavimas 17
3.5 UC kvantinio našumo priklausomybė nuo žadinimo galios tankio 18
3.6 Statistinio faktoriaus įvertinimas 19
3.7 Teorinis molekulių modeliavimas 20
4 TYRIMO REZULTATAI IR JŲ ANALIZĖ 21
4.1 Statistinio faktoriaus įvertinimas fotonų konversijos tirpaluose 21
4.2 Statistinio faktoriaus įvertinimas fotonų konversijos sluoksnyje 27
4.3 TES-ADT statistinio faktoriaus tendencijų analizė 29
IŠVADOS 34
LITERATŪRA 35

ĮVADAS
Šviesos dažnio didinimas panaudojant įvairius fizikinius mechanizmus yra naudingas daugelyje
mokslo ir pramonės sričių. Plačiausiai taikomas fotonų dažnio didinimo būdas yra aukštesnių
harmonikų generavimas netiesinės optikos metodais. Taip pat fotonų energiją galima didinti
naudojant lantanoidų jonus arba pasitelkiant tripletų anihiliacijos procesą organinėse molekulėse.
Fotonų konversija tripletų anihiliacijos būdu (angl. k. triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-
UC, UC) iš visų paminėtų mechanizmų išsiskiria tuo, kad gali vykti naudojant mažo galios tankio
nekoherentinius žadinimo šaltinius. Ši savybė atveria daug taikymo galimybių. TTA-UC procesas
gali būti panaudotas fotovoltiniuose prietaisuose siekiant peržengti Shockley-Queisser našumo ribą.
[1-3] Mažesnės už saulės celės draustinį tarpą energijos fotonai galėtų būti konvertuojami į didesnės
energijos šviesos kvantus, kurie būtų pakartotinai sugeriami tame pačiame fotovoltiniame prietaise.
Be to, našios organinės UC sistemos būtų naudingos ir medicinos srityje: šiuo metu yra vystomi bio-
vaizdinimo bei vaistų foto-aktyvacijos metodai, paremti fotonų konversija iš artimosios
infraraudonosios srities (NIR) į regimąją diapazoną (toliau Vis). [4] Galiausiai, fotonų konversiją
galima taikyti fotokatalizei bei 3D spausdinimui foto-polimerizacijos būdu. [4-5] TTA-UC proceso
kvantinis našumas priklauso nuo žadinimo galios tankio, todėl keičiant pluošto fokusavimo padėtį
įmanoma inicijuoti chemines reakcijas pasirinktoje bandinio tūrio vietoje.
TTA-UC sistemas sudaro dviejų rūšių molekulės: sensibilizatorius ir anihiliatorius.
Sensibilizatoriaus paskirtis yra sugerti krentančios spinduliuotės fotonus ir tripletų energijos pernašos
būdu perduoti sužadinimo energiją anihiliatoriui. Tačiau pagrindinis visų UC sistemų komponentas
yra anihiliatorius, kuris vykdo tripletinių eksitonų anihiliaciją (angl. k. triplet-triplet annihilation,
TTA). Svarbiausias pastarojo junginio parametras, vadinamas statistiniu faktoriumi (�), yra tikimybė,
jog TTA būdu bus sugeneruota singuletinė būsena, iš kurios vyksta padidintos energijos fotonų
emisija. Žemas anihiliatoriaus molekulių statistinis faktorius yra vienas iš pagrindinių UC proceso
kvantinį našumą ribojančių veiksnių. Pavyzdžiui, populiariausio anihiliatoriaus NIR-Vis UC srityje
rubreno statistinio faktoriaus vertė siekia tik apie 16%. [6] Todėl idealioje UC sistemoje su rubreno
junginiu, UC kvantinis našumas negali viršyti 8%. Nors jau yra pademonstruota, jog įvairių junginių
statistinis faktorius gali viršyti 50% vertę, tačiau anihiliatorių, skirtų fotonų konversijai iš NIR srities,
� vertės yra gerokai mažesnės. [1] Taigi, svarbu gilintis į priežastis sąlygojančias šį parametrą bei
kurti naujus junginius su aukštu statistiniu faktoriumi.
5,11-bis(trietilsililetinil)antraditiofenas (toliau TES-ADT) yra perspektyvus anihiliatorius, kurį
dėl žemos tripletinės būsenos energijos galima pritaikyti fotonų konversijai iš NIR diapazono. [2]
Profesinės praktikos metu buvo atlikti pradiniai TES-ADT fotofizikiniai tyrimai ir pademonstruota,
jog šį junginį...