Исследование процессов взаимодействия молекул водорастворимого фуллерена с магнитными наночастицами
Исследование влияния магнитного поля наночастиц на спин-орбитальное взаимодействие в молекулах. Рассмотрение механизмов получения спектров фосфоресценции водорастворимого фуллерена, имеющего спектр поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.06.2018 |
| Размер файла | 166,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ ВОДОРАСТВОРИМОГО ФУЛЛЕРЕНА С МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ
И.Г. Самусев, А.Б. Зарезин
Аннотация
Исследуются процессы взаимодействия молекул водорастворимого фуллерена с магнитными наночастицами. Изучено влияние магнитного поля наночастиц на спин-орбитальное взаимодействие в молекулах. Получены спектра фосфоресценции водорастворимого фуллерена.
фуллерен, водорастворимые производные фуллерена, магнитные наночастицы, спин-орбитальное взаимодействие, фосфоресценция, полимерная матрица
Annotation
water-soluble fullerene molecules with magnetic nanoparticles interaction process INVESTIGATION
I.G. Samusev, A.B. Zarezin
Interaction process of water-soluble fullerene molecules with magnetic nanoparticles has been studied. Influence of nanoparticles magnetic field on spin-orbital interaction in molecules has been analyzed. Water-soluble fullerene phosphorescence spectrum has been estimated.
Основная часть
Хорошо известно, что для увеличения квантового выхода фосфоресценции и получения её заметного спектра необходимо заселить триплетный уровень молекул. Вследствие запрета синглет-триплетных переходов вероятность перехода из основного состояния в триплетное оказывается столь малой, что для молекул прямого поглощения на триплетный уровень наблюдать не удается. Поэтому триплетные уровни заселяются исключительно благодаря переходам с возбужденных синглетных уровней. Такие безызлучательные переходы называются интерконверсией. Интерконверсия является, конечно, также запрещенным интеркомбинационным переходом. Однако интеркомбинационнный запрет не является абсолютно строгим и нарушается, если в системе имеется спин-орбитальное взаимодействие. Последнее значительно более интенсивно в возбужденных состояниях, так что типичное значение скорости интерконверсии 107 с-1 существенно превышает скорость прямого перехода (~ 1 с-1). Скорость интерконверсии оказывается, таким образом, достаточно большой, чтобы процесс интерконверсии мог конкурировать с флуоресценцией, имеющей скорость 109 с-1, и приводить к заметной заселенности триплетных уровней. Величина спин-орбитального взаимодействия, приводящего к нарушению интеркомбинационного запрета, является характерной для каждого атома и может быть записана в виде [1]:
,
здесь и - операторы орбитального и спинового моментов; - константа спин-орбитальной связи. Величина константы пропорциональна массе атома, поэтому введение тяжелых атомов в молекулу приводит к значительному увеличению вероятности синглет-триплетных переходов.
К эффекту тяжелых атомов особенно чувствительна интерконверсия. Ее усиление при введении тяжелых атомов приводит к увеличению населенности триплетных состояний за счет опустошения синглетных возбуждений, что приводит к уменьшению квантового выхода флуоресценции и к увеличению квантового выхода фосфоресценции. Одновременно уменьшается время жизни триплетных возбуждений. Также особенно сильно нарушается интеркомбинационный запрет при влиянии магнитного поля за счет введения парамагнитного иона.
В нашей работе планируется изучить влияние магнитного поля наночастиц на спин-орбитальное взаимодействие и обнаружить фосфоресценцию водорастворимого фуллерена (рис.1), имеющего спектр поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях (см. рис. 2). Из графика хорошо просматриваются два пика поглощения: на длине волны 240 и 300 нм. В дальнейшем именно эти длины волн будут использоваться для возбуждения люминесценции. Люминесценция триплетного состояния соединений фуллерена является трудновыполнимой задачей. Так, обнаружить фосфоресценцию C60(CH3?r6?H)n удалось только при введении в раствор вещества с тяжёлыми атомами и гелиевой температуре [2].
наночастица фуллерен молекула фосфоресценция
Рис. 1 Водорастворимая молекула фуллерена (на рисунке указаны не все 122-пиридилпиперазиновых аддукта)
В качестве источника магнитного поля планируется использовать магнитные наночастицы, обладающие суперпарамагнетизмом, диаметром 100 нм с ядром из магнетита, покрытого оболочкой из поливинилового спирта (см. рис. 3). Образцы для исследования будут представлять собою плёнки, где полимерной матрицей выступит поливиниловый спирт (ПВС). Перед их приготовлением магнитные наночастицы будут помещены в магнитный сепаратор для предотвращения агрегации. Также за счёт внешнего магнитного поля в некоторых образцах планируется создание анизотропии. Серии экспериментов будут проводиться в широком диапазоне температур: от 77 К (жидкий азот) до 293 К (комнатная температура). Кроме получения спектра фосфоресценции, будет исследована её кинетика, определена скорость процесса дезактивации триплетного состояния. Планируется изучить кинетики флуоресценций до и после внедрения магнитных наночастиц.
Рис. 2 Спектр поглощения, зависимость оптической плотности D от длины волны
Рис. 3 Магнитная наночастица (оболочка из поливинилового спирта вокруг ядра из магнетита)
На основе полученных данных будут сделаны выводы о влиянии магнитного поля наночастиц на спин-орбитальное взаимодействие в молекулах водорастворимого фуллерена, оценены квантовые выходы и скорости флуоресценции и фосфоресценции с и без магнитных наночастиц; изучен процесс интерконверсии между синглетным и триплетным уровнями.
Список литературы
1. Наберухин Ю.И. Лекции по молекулярной спектроскопии / Ю. И. Наберухин. Новосибирск: НГУ, 1973. С. 220-221.
2. Моливер С.С. Оптические спектры высокосимметричных изомеров C60(CH3?r6?H)n при n = 3, 6 / С.С. Моливер, Ю.Ф. Бирюлин // ФТТ. Т. 43. №5. 2001. С. 944-950.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность и применение методов оптической спектроскопии. Зависимость поглощения света веществом от электролитической структуры молекул. Определение и характеристика групп атомов, обуславливающих поглощение в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.
лекция [1,7 M], добавлен 06.02.2009Физические методы анализа аминокислот. Экспериментальное получение спектров пропускания растворов, выделение спектров поглощения с учётом пропускания кюветы и потерь на отражение. Зависимость максимума полосы поглощения от концентрации раствора.
контрольная работа [371,9 K], добавлен 19.02.2016Структура атомных и молекулярных спектров. Особенности и преимущества спектроскопии с преобразованием Фурье. Протонный магнитный резонанс. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ядер 13С. Идентификация органического соединения, расшифровка спектров.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2014Магнитное экранирование и химический сдвиг. Спин-спиновые взаимодействия. Спектры ядерного магнитного резонанса, рекомендации по их расшифровке. Колебательная спектроскопия, типы колебаний. Основные частоты колебаний в ИК-спектрах, их расшифровка.
курсовая работа [208,2 K], добавлен 10.12.2013Спектроскопия молекул в инфракрасном диапазоне. Особенности исследования щелочно-галоидных кристаллов и молекул в матричной изоляции. Специфический характер взаимодействия заряженных молекул между собой и с окружающими их ионами кристалла; спектр газа.
практическая работа [348,7 K], добавлен 10.01.2016Сущность влияния присутствия в молекуле различных хромофоров на спектр соединения. Спектры практически важных хромофоров, их общая характеристика, особенности применения и реакции. Зависимость положения максимума поглощения от числа двойных связей.
лекция [3,9 M], добавлен 06.02.2009Исследование влияния параметров метода химического осаждения на структуру, толщину, морфологию поверхности и эксплуатационные характеристики тонких пленок кобальта из металлоорганического соединения с заданными магнитными и электрическими свойствами.
дипломная работа [5,8 M], добавлен 09.07.2014Механические (расщепление) и химические методы получения графена. Открытие в химии углерода, графита, фуллерена, нанотрубки. Холодный способ производства графенов Петрика. Промышленное производство графена. Использование графена в качестве транзистора.
доклад [354,6 K], добавлен 13.03.2011Рассмотрение соединения лантанидов с органическими лигандами. Проявление характеристичной узкополосной люминесценции как в видимой, так и инфракрасной областях спектра. Излучение ионов Nd3+, Er3+, Yb3+ в ИК-области спектра, а также области их применения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.01.2015Исследование свойств заливочных гидрогелей. Базальтопластики на основе полиэтилена и полипропилена. Синтез водорастворимых производных фуллерена с60. Структура и свойства никелевых сплавов, модифицированных органическими добавками.
краткое изложение [673,2 K], добавлен 05.04.2009Общая характеристика данных по изменению органолептических свойств образцов сливочного масла при различных условиях хранения, знакомство с основными особенностями. Анализ технологии омагничивания: сферы применения, рассмотрение положительных качеств.
статья [21,1 K], добавлен 22.08.2013Изучение влияния металлов, входящих в состав твердого раствора, на стабильность к окислению порошков. Исследование свойств наноразмерных металлических порошков. Анализ химических и физических методов получения наночастиц. Классификация процессов коррозии.
магистерская работа [1,4 M], добавлен 21.05.2013Углерод: положение в таблице Менделеева, нахождение в природе, свободный углерод. Атомы углерода в графите. Фуллерены как класс химических соединений, молекулы которых состоят из углерода. Первый способ получения твердого кристаллического фуллерена.
доклад [11,9 K], добавлен 14.12.2010Общие сведения о методах получения наночастиц. Основные процессы криохимической нанотехнологии. Приготовление и диспергирование растворов. Биохимические методы получения наноматериалов. Замораживание жидких капель. Сверхзвуковое истечение газов из сопла.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.11.2010Влияние избытка поверхностной энергии на адгезионное взаимодействие наночастиц. Адсорбционный монослой ПАВ. Локальная концентрация и образование островковой наноразмерной структуры. Влияние ПАВ на поверхностные силы и устойчивость лиофобных наносистем.
контрольная работа [284,0 K], добавлен 17.02.2011Полярний і неполярний типи молекул з ковалентним зв'язком. Опис терміну поляризації як зміщення електронів, атомів та орієнтація молекул у зовнішньому полі. Причини виникнення дипольних моментів у молекулах. Визначення поняття електровід'ємності атома.
реферат [365,0 K], добавлен 19.12.2010Знакомство со структурной формулой фолиевой кислоты, история появления водорастворимого витамина, биологическое значение. Основные причины появления гиповитаминоза. Фолиевая кислота как дрожжевой экстракт, помогающий вылечить анемию у беременных женщин.
презентация [1,9 M], добавлен 15.09.2014Магнитные сорбенты. Изотермы адсорбции. Синтез магнитного материала. Синтез магнитного сорбента. Определение содержания Fe(II) при помощи количественного анализа. Эктронномикроскопическое исследование. Рентгенофазовое исследование.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 22.08.2007Обзор литературы по вопросам стеклования в оксифторидных боратных системах, спектрально-люминесцентных свойств. Получение стекла в системах PbF2-B2O3 и BaO-PbF2-B2O3, активированные Pr, Nd, Eu, Ho, Er, Yb. Изучение спектров поглощения и люминесценции.
дипломная работа [13,6 M], добавлен 27.05.2015Рассмотрение способов получения пурпуреосоли. Характеристика соединений гексаминового (шесть нейтральный молекул аммиака на один атом металла), ацидопентаминового, диацидотетраминового типов. Изучение механизмов замещения реакции комплексов кобальта.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 26.04.2010
