Багатофункціональний електрохемілюмінесцентний елемент з плівками Ленгмюра-Блоджетт на електроді

Жолудов Ю.Т., Бровко И.В. Перенос энергии в упорядоченных квантоворазмерных структурах на поверхности рабочего электрода в оптохемотронном сенсоре //10-й Междунар. молодежный форум “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. Харьков, 2006. С. 160.

Zholudov Y.T., Rozhitskii N.N. Physical processes modeling in electrochemiluminescent sensor //2-га Міжнар. науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології”. Одеса, 2006. C. 79.

Жолудов Ю.Т., Рожицький Н.Н. Микроэлектронный электрохемилюминесцентный сенсор с модифицированным рабочим электродом // Материалы 1-й Междунар. научной конференции “Глобальные информационные системы. Проблемы и тенденции развития”. Харьков-Туапсе, 2006. С. 523-524.

Zholudov Yu.T., Rozhitskii M.M. New trends in analytical applications of aqueous electrogenerated chemiluminescence // The International Workshop on Optoelectronic Physics and Technology OPT'2007. Kharkov, 2007. P. 29-30.

Жолудов Ю.Т., Васянович Д.А Переходные процессы в оптохемотронном генераторе с полислойной тонкопленочной электродной структурой // 8-й Междунар. молодежный форум “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. Харьков, 2004. С. 175.

Vasyanovitch D.A., Zholudov Y.T., Rozhitskii N.N. Modeling of the organic laser action driven by electrochemical pumping // 1st International Conf. on Advanced Optoelectronics and Lasers. CAOL`2003. Alushta, 2003. Vol. 2. P. 204-206.

Жолудов Ю.Т., Рожицький М.М., Васянович Д.А. Патент України № 75764 МПК H01S 3/063 Хвилеводний лазер з електрохімічним збудженням. Заявл. 16.06.04; Опубл. 15.05.06, Бюл. № 15. 3 c.

Безкровная О.Н., Саввин Ю.Н., Добротворская М.В., Жолудов Ю.Т. Исследования условий формирования и оптические свойства пленок Ленгмюра-Блоджетт смешанной системы полиметилметакрилат/рубрен для оптохемотронных сенсоров //2-га Міжнар. науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології”. Одеса, 2006. C. 212.

Гирич А.А., Жолудов Ю.Т., Замковой А.С., Рожицкий Н.Н. Разработка модели и математическое моделирование оптоэлектронного интерфейса оптохемотронного сенсора // Системи обробки інформації. 2005. Вип.1. С. 114-121.

Zholudov Yu.T., Rozhitskii M.M. Aqueous ECL from water-insoluble organic luminophors incorporated into Langmuir-Blodgett films on the electrode // 3rd ECHEMS Meeting: Electrochemistry in “Nanosystems and Molecules at Work”. Tшeљќ, Czech Republic, 2007. P. P23.

Zholudov Y.T., Rozhitskii M.M. Optochemotronic sensor for bioliquids assay / Ukrainian-German Symposium on Nanobiotechnology. Current State and Future Prospects for Cooperation. Kyiv, 2006. P.1 70.

Анотація

Жолудов Ю.Т. Багатофункціональний електрохемілюмінесцентний елемент з плівками Ленгмюра-Блоджетт на електроді. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню фізичних процесів, що протікають в багатофункціональних електрохемілюмінесцентних елементах, які призначені для хімічного аналізу та генерації когерентного та некогерентного оптичного випромінювання, з робочими електродами, модифікованими штучно організованими молекулярними ЛБ плівками з вбудованими молекулами органічних люмінофорів.

В роботі проведено аналіз фізичних процесів, що протікають в електрохемілюмінесцентних елементах з модифікованим робочим електродом. За допомогою розроблених математичних моделей проведені розрахунки основних фізичних процесів, що впливають на роботу ЕХЛ-елемента. Отримані результати та моделі дозволяють прогнозувати кінетичні, енергетичні характеристики та краще розуміти функціонування ЕХЛ-елемента.

Розроблена конструкція та технологія зборки ЕХЛ-елемента з модифікованим робочим електродом, який може застосовуватись як джерело некогерентного оптичного випромінювання або як сенсор на деякі хімічні сполуки. Крім того, розроблена багатошарова структура робочого електрода ЕХЛ-елемента, що має хвилеводні властивості та може застосовуватись для генерації когерентного оптичного випромінювання, проведено теоретичне дослідження параметрів та умов генерації.

Також в роботі досліджені електрохімічні та ЕХЛ-властивості елементів з електродами, модифікованими мультишаровими впорядкованими плівками ЛБ органічних люмінофорів.

Ключові слова: багатофункціональний елемент, електрохемілюмінесценція, математичне моделювання, метод Ленгмюра-Блоджетт, модифікований електрод, сенсор, хвилеводний лазер.

Аннотация

Жолудов Ю.Т. Многофункциональный электрохемилюминесцентный элемент с пленками Ленгмюра-Блоджетт на электроде. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов элементов и систем. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена исследованию физических процессов, протекающих в многофункциональных электрохемилюминесцентных (ЭХЛ) элементах, которые предназначены для химического анализа жидких сред и генерации когерентного и некогерентного оптического излучения, с рабочими электродами, модифицированными пленками Лэнгмюра-Блоджетт (ЛБ) со встроенными молекулами органических люминофоров.

В работе проведен анализ физических процессов, протекающих в многофункциональных электрохемилюминесцентных элементах с многослойными упорядоченными пленками органических люминофоров на электроде при их функционировании. Выделены такие основные физические процессы как: формирование ион-радикалов растворенного электроактивного соединения в растворе у поверхности вспомогательного электрода и их диффузионный массоперенос к поверхности рабочего электрода; формирование ион-радикалов иммобилизированого люминофора на внешнем слое пленки ЛБ; рекомбинация иммобилизированых и растворенных ион-радикалов с выделением соответствующей энергии электронного возбуждения и ее безызлучательный перенос в глубину пленки ЛБ; тушение люминесценции люминофоров в пленке ЛБ. Разработаны математические модели перечисленных процессов и рассмотрены их основные свойства, области применимости, подходы к решению.

При помощи разработанных математических моделей проведены расчеты основных физических процессов, влияющих на работу ЭХЛ-элемента. Расчеты проведены для параметров системы, которые представляют наибольший практический интерес. Полученные результаты и сами модели позволяют прогнозировать кинетические, энергетические характеристики и лучше понимать принципы функционирования электрохемилюминесцентных элементов с многослойными упорядоченными пленками органических люминофоров на рабочем электроде. В результате моделирования выявлены особенности кинетики процессов в таком типе элементов в зависимости от того, чем ограничена общая скорость процессов, диффузионным массопереносом или переносом заряда через структуру ЛБ пленки или обоими этими процессами. Также выявлено влияние переноса энергии электронного возбуждения в глубину ЛБ пленки с люминофорами на повышение излучательной эффективности элемента.

Разработана конструкция и технология сборки ЭХЛ-элемента с мультислойными упорядоченными пленками органических люминофоров на электроде. Для создания конструкции исследованы электрохимические свойства разных электродных материалов, в результате чего в качестве прозрачного рабочего электрода выбрана стеклянная пластина со слоем ITO, а вспомогательный электрод изготовлен из стеклоуглерода. Такая конструкция может использоваться как источник некогерентного оптического излучения или как сенсор на некоторые соединения, имеющие свойства сореагента для генерации ЭХЛ. Разработана многослойная структура электрода ЭХЛ-элемента, которая обладает волноводными свойствами и может использоваться для генерации когерентного оптического излучения при электрохимическом возбуждении, а также проведено теоретическое исследование параметров и условий возникновения генерации.

Экспериментально исследованы электрохимические и ЭХЛ-свойства элементов с электродами, модифицированными многослойными упорядоченными пленками ЛБ органических люминофоров. Полученные данные по пленкам систем ПММА/рубрен и ПММА/ДФА свидетельствуют о достаточно высокой стабильности их свойств в водной среде и в реакциях с сореагентами. Также исследована зависимость электрохимических и ЭХЛ-свойств пленок от их толщины. Экспериментально показано влияние тушения люминесценции растворенным в водных средах кислородом на эффективность генерации ЭХЛ в таких структурах.

Ключевые слова: волноводный лазер, математическое моделирование, метод Лэнгмюра-Блоджет, многофункциональный элемент, модифицированный электрод, сенсор, электрохемилюминесценция.

Abstract

Zholudov Y.T. Multifunctional electrochemiluminescent element with Langmuir-Blodgett films on the electrode. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of physical and mathematical sciences on speciality 01.04.01 - physics of devices, elements and systems. - Kharkiv National University of Radioelectronics, Kharkiv, 2007.

The dissertation is devoted to the investigation of physical processes proceeding in multifunctional electrochemiluminescent (ECL) element intended for chemical analysis and generation of coherent and noncoherent optical radiation with working electrodes, modified by Langmuir-Blodgett (LB) films doped with molecules of organic luminescers.

The analysis of physical processes taking place in ECL element with modified working electrode was carried out. The developed mathematical models were used for corresponding computer simulation of basic physical processes that influence ECL element operation. Obtained results and models allow prediction of kinetic, energetic characteristics and better understanding of operation of ECL element.

There are also developed construction and assembly technology of ECL element with modified working electrode that can be used as source of noncoherent light or as sensor for detection of certain substances. Further more there is developed multilayer structure of ECL sensor's working electrode that possess waveguiding properties and can be used for lasing. The parameters and conditions of lasing were theoretically studied.

Electrochemical and ECL properties of elements with electrodes modified by multilayer ordered LB films of organic luminescers are also investigated.

Key words: electrochemiluminescence, Langmuir-Blodgett method, mathematical modeling, modified electrode, multifunctional element, sensor, waveguide laser.

Размещено на Allbest.ru