Набухание полимерной мембраны в воде с разным изотопным составом; управление динамикой люминесценции с помощью ультразвуковых волн Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Набухание полимерной мембраны в воде с разным изотопным составом; управление динамикой люминесценции с помощью

ультразвуковых волн

П.Н. Болоцкова, Н.Ф. Бункин, В.А. Козлов, А.О. Кравченко

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, ул. 2-я Бауманская, 5, 105005,

Москва

ikrav514@gmail.com

Изучена временная динамика люминесценции с поверхности полимерной мембраны Нафиона вымачивании в обычной природной воде (содержание дейтерия 157 ррт) и воде, обедненной по дейтерию (содержание дейтерия равно 3 ррт). Одновременно мембрана Нафиона облучалась ультразвуковыми импульсами длительностью 1 микросекунда в геометрии скользящего или нормального падения. Режимы люминесценции были изучены при облучении мембраны одной ультразвуковой волной или двумя встречными волнами. Оказалось, что ультразвуковые волны, падающие нормально на поверхность мембраны, не влияют на динамику люминесценции. В то же время при ультразвуковом облучении мембраны в геометрии скользящего падения наблюдаются резкие скачки интенсивности люминесценции, и характер этих скачков зависит от режима облучения: одной или двумя ультразвуковыми волнами, то есть можно управлять динамикой люминесценции с поверхности мембраны. Такая возможность обусловлена эффектом разматывания полимерных волокон с поверхности полимера в объем жидкости в процессе набухания. Оказалось, что этот эффект зависит от содержания дейтерия в жидкости. Именно, в экспериментах по динамическому светорассеянию на микронных частицах Нафиона в суспензиях на основе обычной природной воде (содержание дейтерия равно 157 ррт) и на основе воды, обедненной по дейтерию (содержание дейтерия равно 3 ррт) было установлено, что в первом случае эффект разматывания имеет место, а во втором случае этого эффекта нет. Влияние встречных ультразвуковых волн на динамику люминесценции проявляется именно при набухании в обычной воде. Это влияние объясняется в рамках модели Форстеровского резонансного переноса энергии люминесцентного возбуждения от донора к акцептору люминесценции; доноры и акцепторы люминесценции расположены на концах полимерных волокон, размотанных в объем воды. При облучении полимерной мембраны двумя встречными ультразвуковыми волнами в слое размотанных волокон возникает поглощение ультразвука, что приводит к появлению встречных акустических течений поперек размотанных волокон. Эти течения приводят к изменению средних расстояний между донорами и акцепторами люминесценции, что, в свою очередь, приводит к эффектам тушения / усиления люминесценции.