Научная статья на тему 'НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ДИФТАЛОЦИАНИНЕ ДИСПРОЗИЯ, ИЗМЕРЕННОЕ ПО МЕТОДИКЕ Z-СКАНИРОВАНИЯ С ОТКРЫТОЙ АПЕРТУРОЙ'

НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ДИФТАЛОЦИАНИНЕ ДИСПРОЗИЯ, ИЗМЕРЕННОЕ ПО МЕТОДИКЕ Z-СКАНИРОВАНИЯ С ОТКРЫТОЙ АПЕРТУРОЙ Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
25
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФТАЛОЦИАНИН / Z-СКАН / Z-SCAN / НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ / NONLINEAR ABSORPTION / КВАНТОВЫЙ ВЫХОД / QUANTUM YIELD / PHTALOCYANINE

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Гусев А.Л., Заседателев А.В., Казарян М.А., Карпо А.Б., Красовский В.И.

Представлены результаты исследований эффекта оптического ограничения в бис[6,7,9,10,16,17,23,24-октабутил-фталоцианине] диспрозия (III) с использованием методики z-сканирования на длине волны 532 нм при длительности импульса 350 пс. Наличие синей валентной BV-зоны в спектрах оптического поглощения дифталоцианинов усложняет нелинейно-оптический отклик. Измерение спектров люминесценции дифталоцианинов показывает наличие двух каналов возбуждения при измерениях на длине волны 532 нм. Для описания нелинейного поглощения предложена новая теоретическая модель. Измерены также времена жизни и квантовый выход люминесценции Q-полосы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Гусев А.Л., Заседателев А.В., Казарян М.А., Карпо А.Б., Красовский В.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Nonlinear absorption in disprosium bis-phtalocyanine measured by open aperture z-scan

We present the optical limiting effect study in novel bis[6,7,9,10,16,17,23,24-octabutilftalocyanine] dysprosium (III) under intense laser illumination in the transparent window of the compound’s absorption spectrum. Measurements were done utilizing an open-aperture z-scan technique with 350 ps laser pulse at 532 nm. Luminescence measurements revealed that there are two channels of excitation when one illuminates the compound with such a wavelength.

Текст научной работы на тему «НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ДИФТАЛОЦИАНИНЕ ДИСПРОЗИЯ, ИЗМЕРЕННОЕ ПО МЕТОДИКЕ Z-СКАНИРОВАНИЯ С ОТКРЫТОЙ АПЕРТУРОЙ»

Статья поступила в редакцию 12.04.13. Ред. рег. № 1612

The article has entered in publishing office 12.04.13. Ed. reg. No. 1612

УДК 535.3

НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ДИФТАЛОЦИАНИНЕ ДИСПРОЗИЯ, ИЗМЕРЕННОЕ ПО МЕТОДИКЕ Z-СКАНИРОВАНИЯ

С ОТКРЫТОЙ АПЕРТУРОЙ

А.Л. Гусев1, А.В. Заседателев2, М.А. Казарян3, А.Б. Карпо4, В.И. Красовский2'4, В.Е. Пушкарев5 6, Л.Г. Томилова5'6

'Научно-технический центр «ТАТА» 607181 Нижегородская обл., г. Саров, ул. Московская, д. 29 Тел.: +7 (83130) 9-18-46; факс: +7 (83130) 9-07-08; E-mail: gusev@hydrogen.ru Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 115409 Москва, Каширское ш., д. 31 Тел. +7 (499) 503-87-11, E-mail: krasovskii@nsc.gpi.ru 3Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН 119991 Москва, Ленинский пр., д. 53 Тел.+7(499) 135-64-32, E-mail: kazarmishik@yahoo.com 4Институт общей физики им. A.M. Прохорова РАН

119991 Москва, ул. Вавилова, д. 38 Тел.+7 (499) 503-87-11, E-mail: krasovskii@inbox.ru 5Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1 Тел. +7 (496) 524-95-08, E-mail: pushkarev@org.chem.msu.ru 6Институт физиологически активных веществ РАН (ИФАВ РАН) 142432 Московская обл., г. Черноголовка, Северный проезд, д. 1 Тел.+7 (495) 939-12-43, E-mail: tom@org.chem.msu.ru

Заключение совета рецензентов: 24.04.13 Заключение совета экспертов: 26.04.13 Принято к публикации: 28.04.13

Представлены результаты исследований эффекта оптического ограничения в бис[6,7,9,10,16,17,23,24-октабутил-фталоцианине] диспрозия (III) с использованием методики z-сканирования на длине волны 532 нм при длительности импульса 350 пс. Наличие синей валентной BV-зоны в спектрах оптического поглощения дифталоцианинов усложняет нелинейно-оптический отклик. Измерение спектров люминесценции дифталоцианинов показывает наличие двух каналов возбуждения при измерениях на длине волны 532 нм. Для описания нелинейного поглощения предложена новая теоретическая модель. Измерены также времена жизни и квантовый выход люминесценции Q-полосы.

Ключевые слова: фталоцианин, z-скан, нелинейное поглощение, квантовый выход.

NONLINEAR ABSORPTION IN DISPROSIUM BIS-PHTALOCYANINE MEASURED BY OPEN APERTURE Z-SCAN

A.L. Gusev1, A.V. Zasedatelev2, M.A. Kazaryan3, A.B. Karpo4, V.I. Krasovskii

V.E. Pushkarev5' 6, L.G. Tomilova5'6

'Scientific Technical Centre "TATA" 29 Moscow str., Sarov, Nizhny Novgorod reg., 607181, Russia Tel.: +7 (83130) 9-18-46; fax: +7 (83130) 9-07-08; E-mail: gusev@hydrogen.ru 2National Research Nuclear University "MEPhl" 31 Kashirskoye sh., Moscow, 115409, Russia Теl. +7 (499) 503-87-11, E-mail: krasovskii@nsc.gpi.ru 3P.N. Lebedev Physical Institute of RAS 53 Leninsky ave., Moscow, 119991, Russia Теl. +7(499) 135-64-32, E-mail: kazarmishik@yahoo.com 4A.M. Prokhorov Institute of General Physics, RAS 38 Vavilov str., Moscow, 119991, Russia Теl. +7 (499) 503-87-11, E-mail: krasovskii@inbox.ru 5Department of Chemistry, M.V. Lomonosov Moscow State University 1 Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russia Теl. +7 (496) 524-95-08, E-mail: pushkarev@org.chem.msu.ru 6Institute of Physiologically Active Compounds, RAS 1 Severny pr., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, Russia Теl. +7 (495) 939-12-43, E-mail: tom@org.chem.msu.ru

Referred: 24.04.13 Expertise: 26.04.13 Accepted: 28.04.13

q Q International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05/2 (126) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013 ~ ")..

2, 4

We present the optical limiting effect study in novel bis[6,7,9,10,16,17,23,24-octabutilftalocyanine] dysprosium (III) under intense laser illumination in the transparent window of the compound's absorption spectrum. Measurements were done utilizing an open-aperture z-scan technique with 350 ps laser pulse at 532 nm. Luminescence measurements revealed that there are two channels of excitation when one illuminates the compound with such a wavelength.

Keywords: phtalocyanine, z-scan, nonlinear absorption, quantum yield.

Введение

Фталоцианины (ФЦ) активно исследуются в последние 20 лет, так как они обладают уникальными химическими и физическими свойствами. Эти мак-рогетероциклические соединения проявляют высокую тепловую, химическую и фотохимическую стабильность и широко используются в технике и материаловедении. ФЦ применялись для создания органических фотоэлементов [1], газовых сенсоров [2, 3], органических полевых транзисторов [4], оптических запоминающих устройств [5]. ФЦ считаются перспективными материалами для нелинейной оптики, так как обладают ярко выраженными нелинейно-оптическими свойствами [6, 7]. Усиление повышенного нелинейного отклика связано с наличием обширной сопряженной электронной системы п-элек-тронов, которая для одномерной молекулы ФЦ состоит из 18 делокализованных электронов. Высокая структурная гибкость молекулы ФЦ позволяет конструировать новые материалы на молекулярном уровне с предсказуемыми нелинейно-оптическими свойствами. Большой интерес представляет изучение оптического ограничения в ФЦ, так как эти соединения считаются перспективными для создания оптических лимитеров для защиты глаз и оптических сенсоров [8] и построения элементной базы интегральной оптики [9, 10].

Среди молекул ФЦ особое внимание привлекают комплексы редкоземельных металлов. В этих сэн-двичеподобных двухпалубных структурах ион редкоземельного металла посредством координационных химических связей удерживает вблизи два ФЦ кольца. Наличие п-п взаимодействия между лиган-дами ФЦ приводит к расщеплению вырожденных энергетических уровней каждого лиганда, что влияет на оптические свойства молекулы в целом, усложняет их по сравнению с оптическими свойствами мономера. На рис. 1 представлен типичный для дифта-лоцианинов (ДФЦ) лантаноидов электронный спектр оптического поглощения. Главная особенность в видимой области спектра, которая отличает ДФЦ от мономерных ФЦ - это присутствие дополнительной области поглощения вблизи 470 нм, так называемой BV (blue-valence) полосы. Ее наличие способно изменить лимитирующие свойства ДФЦ при воздействии лазерного излучения в спектральной области прозрачности между B-полосой (Соррета) и Q-полосой. Для мономерных ФЦ оно вызвано обратным насыщением поглощения (ОНП). Оно возникает

в том случае, когда сечение поглощения возбужденного состояния больше, чем сечение поглощения основного состояния; оно приводит к увеличению поглощения, в противоположность насыщению поглощения, которое приводит к просветлению среды. ОНП в мономерах объясняется как результат заполнения уровней при переходах между B- и Q-полосами, вызванных излучением лазера [11, 12]. Обычно в этом случае ОНП описывается пятиуровневой моделью, которая включает синглетные и три-плетные состояния, представляемые графически диаграммой Яблонского [13]. В этой модели первые возбужденные синглетные и триплетные состояния описываются высшей занятой молекулярной орбита-лью (highest occupied molecular orbital) HOMO и нижней незанятой молекулярной орбиталью (lowest unoccupied molecular orbital) LUMO, что соответствует переходам Q-полосы электронов с антипараллельными и параллельными спинами соответственно. В ДФЦ область прозрачности в спектре поглощения сужена и нелинейность обусловлена вкладами от обоих переходов. Это подтверждается экспериментами по времяразрешающим измерениям флуоресценции в ДФЦ иттербия [14], которые показали, что лазерная накачка в области 532 нм приводит к эмиссии в области 550 и 692 нм, обусловленной переходами в Q- и BV-полосы. Наличие двух каналов возбуждения также подтверждается нашими измерениями (см. ниже). В работе [14] была представлена 6-уровневая модель, которая рассматривает переход BV-полосы как каскадный через Q-полосу. Насколько нам известно, на сегодняшний день это единственная работа, в которой рассмотрено влияние BV-полосы на нелинейное поглощение в ДФЦ. В данной работе представлены результаты исследования влияния BV-полосы на нелинейное поглощение в ДФЦ на примере ди [9,10,16,17,23,24-окта-н-бутилфталоциа-нината] диспрозия (III), далее обозначаемый BuPc2Dy.

Структура исследуемого комплекса представлена на рис. 1. Полная информация о спектрах оптического поглощения содержится в нашей работе [15]. На вкладке рис. 1 приведена энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей, построенная в соответствии с данными работ [16-20]. Переходы из состояний HOMO 2b i в LUMO 6e3 определяют основной вклад в Q-полосу (670 нм). Переходы с нижележащих ор-биталей 4ab 4b2, 3a and 3b2 в LUMO 6e3 и 6e соответствуют пику B-полосы. В свою очередь, переходы с 5ei орбитали в орбиталь SOMO (single-occupied molecular orbital) 2a2 определяют BV-полосу.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05/2 (126) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

Рис. 1. Спектр оптического поглощения раствора uPc2Dy в тетрагидрофуране. На вкладке - схема оптических переходов [16-20] Fig. 1. Uv/Vis absorption spectrum of BuPc2Dy in the THF solution. Inset shows the electron transition scheme [16-20]

Эксперимент

Процедуры синтеза и очистки BuPc2Dy представлены в работах [21, 22]. Линейные спектры оптического поглощения были измерены с помощью спектрофотометра Thermo Spectronic Helios alpha в растворе тетрагидрофурана (ТГФ) в 2 мм кварцевой кювете с молярной концентрацией порядка 5-10-5 M. Спектры люминесценции измерялись с помощью флуоресцентного спектрофотометра Varian Cary Eclipse. Предварительно были выполнены измерения люминесценции BV-полосы при возбуждении на длине волны 532 нм, при этом были обнаружены три излучательных перехода (рис. 2). Область вблизи 560 нм соответствует BV-переходу 5в1^2а2. Пик в области 629 нм появляется в результате Рамановского рассеяния в ТГФ. Пик в области 708 нм соответствует люминесценции Q-полосы. Форма пика люминесценции BV-перехода при возбуждении на %ex = 532 нм близка к форме пика люминесценции при возбуждении BV-полосы при %ex = 470 нм (вставка на рис. 2). Рамановский пик для ТГФ в последнем случае не наблюдался в спектре люминесценции, так как его положение в области 542 нм (сдвиг порядка 2825 см-1 шириной 939 см-1 на высоте в'1) полностью попадает в область люминесценции BV-полосы.

Времена жизни флуоресценции измерялись по методике времякоррелированного счета фотонов с использованием измерительной системы PicoQuant Fluo Time 200. Для возбуждения образцов использо-

вались источники с длинами волн 470 и 650 нм. Положение пика в спектре флуоресценция соответствовало 708 нм для О-полосы и 518 нм для БУ-полосы. На рис. 3 приведены зависимости релаксации флуоресценции в области указанных пиков с характерными временами тБУ = 3,9 нс и То = 5,5 нс.

Рис. 2. Спектр флуоресценции uPc2Dy в ТГФ при возбуждении на Xex = 532 нм. На вкладке: спектр флуоресценции BuPc2Dy в ТГФ при возбуждении на Xex = 470 нм, что соответствует максимуму BV-полосы Fig. 2. Luminescence spectrum of Pc2Dy in THF solution excited at the wavelength of 532 nm. Inset shows the fluorescence spectrum at the excitation wavelength of 470 nm corresponding to the BV absorption band maximum

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05/2 (126) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

_ л«2 + A53 a - abv + aq

(2)

(1)

где индексы х и г относятся к исследуемому образцу и эталонному образцу соответственно; Ф - квантовый выход; 1ех(К> - спектральная интенсивность возбуждающего излучения на длине волны X; п - показатель преломления растворителя. Последний множитель - отношение интегралов под спектрами излучения, в нашем случае в диапазоне от Х1 = 633 нм до Х2 = 900 нм. Для ВиРс2Бу было получено значение Фд = 0,0031. Такое малое значение квантового выхода люминесценции объясняется преобладанием безызлучательного процесса. Согласно [25], основным каналом релаксации состояния является интерсистемная конверсия (передача возбуждения от синглета к триплету).

Так как длина волны возбуждения близка к полосам поглощения ВУ и д, следует рассматривать полное поглощение на длине волны 532 нм как сумму поглощения АВУ и Ад обоих переходов:

Сравнение этих величин дает информацию о переходах, которые возбуждаются при лазерном воздействии. Согласно правилу Каши - Вавилова, квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждения и можно записать следующее соотношение для квантового выхода из д-полосы для разных длин волн возбуждения:

Ф^2 _ Ф^8

(3)

Выражения (1)-(3) позволяют найти поглощение в Q-полосе на длине волны 532 нм:

Рис. 3. Релаксация флуоресценции в растворе uPc2Dy в ТГФ при возбуждении на длинах волн 470 и 650 нм. Времена релаксации составили 3,9 и 5,5 нс для BV-полосы

и Q-полосы соответственно Fig. 3. Time-resolved fluorescence decay curves of BuPc2Dy in THF solution under excitation at 470 nm and 650 nm. Measured lifetime values equal 3.9 ns and 5.5 ns for BV and Q transitions, respectively

Для измерения квантового выхода люминесценции для Q-полосы, Фд, в качестве эталона использовался родамин 800 [23]. Формы пиков в спектрах флуоресценции и поглощения в этом красителе похожи на Q-полосу в ДФЦ. Измерения квантового выхода выполнялись в соответствии с процедурой для растворов с низкой концентрацией при монохроматическом возбуждении, описанной в [24]. Длина волны возбуждения как для ДФЦ, так и для родамина 800 составляла 608 нм. Концентрации растворов подбирались так, чтобы линейное поглощение в области возбуждения не превышало 0,1. Численные значения квантового выхода определялись из выражения

Ф =Ф.

л 532 _ л 60S

aq _ a

i2_900 (i2_900 ^ 1

J ipL di J ipL di

X, _633 ^ij _ 633

16

ЙЮ„,„ 1 ЙЮ

n

(4)

Из значений для поглощения были определены сечения поглощения д- и ВУ-переходов на длине волны 532 нм, они составили Од = 1,0-10-18 см2 и оВУ = 1,8-10-17 см2. Как видно, сечение поглощения ВУ-полосы в 18 раз выше, чем д-полосы.

Нормированное пропускание Т отн. ед.

1,01

0,98-

Г л (i,) ] ГIx(ir )1 i2 /iz ID, di I„, di 0,95

_ AX (iX ) _ LIx(ix)1 _ n2 _ 1 PLx í 1 PLr i, / i,

0,92-

I-1-1-1-1-1-1-1-■-1-■-1

-6 -4 -2 0 2 4 6 Положение образца Z, мм

Рис. 4. Z-скан с открытой апертурой в растворе BuPc2Dy в ТГФ на длине волны 532 нм. Эксперимент (точки), результаты аппроксимации (сплошная линия) Fig. 4. Open aperture z-scan for BuPc2Dy in THF. Experimental values (dots) and theoretical fitting (solid line)

В экспериментах по 7-сканированию с открытой апертурой измерялась зависимость пропускания образца от его положения при перемещении вдоль сфокусированного лазерного пучка. Подробное описание экспериментальной установки и процедуры можно найти в [15]. В эксперименте использовалась вторая гармоника Ш:УАв лазера с пассивной модуляцией добротности, длительностью импульса 350 пс и частотой повторения 2-10 Гц. Излучение ТЕМ00 моды с гауссовым поперечным распределе-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05/2 (126) 2013 1f\1 © Научно-технический центр «TATA», 2013 IvM

X

нием фокусировалось линзой с фокусным расстоянием 150 мм, при этом радиус перетяжки гауссова пучка составлял 25-30 мкм. Энергия импульса составляла 38±1 мкДж. Сканирование выполнялось в растворе ДФЦ в ТГФ с молярной концентрацией 5*10-5, помещенных в кварцевую кювету толщиной 3 мм. Экспериментальная зависимость представлена на рис. 4.

Обсуждение

При анализе полученных данных следует рассмотреть несколько теоретических подходов, учитывающих наличие дополнительной полосы поглощения вблизи энергии возбуждения в ДФЦ в отличие от мономерного ФЦ. Из данных по измерению спектра люминесценции очевидно, что существуют два возможных канала возбуждения БиРс2Бу при ее возбуждении лазерным излучением. Рассмотрим этот процесс как два параллельных независимых события, через БУ- и О-переходы соответственно.

Во-первых, возможно одноэлектронное поглощение, соответствующее БУ-переходу, которое может включать в себя переходы с молекулярных орбиталей, вырожденной 5^1 и невырожденной 2а2, занятых пятью электронами с суммарным спином 1/2, что дает возможность считать систему изначально находящейся в дублетном основном состоянии Б0 (рис. 5).

Dn;

2аг Н

2аг -f Se, Н Н Do-

S=f

TbV

So -

TQ

6e3 -f

2b, +

6e3 —

2b, tf

b

Во-вторых, возможно возбуждение синглетного перехода 2bj-6e3 (Q-полоса), если ограничиться синг-летными переходами, так как орбитали (HOMO 2b1 и LUMO 6е3), участвующие в этом переходе, заняты двумя электронами с антипараллельными спинами.

По аналогии поглощение фотона приводит к переходу на колебательный подуровень первого возбужденного состояния S1 с сечением поглощения Oq и временем жизни Tq. Последующее возбуждение приведет к переходу в вышележащее состояние Sn.

Времена жизни вышележащих энергетических состояний не превышают нескольких пикосекунд [26], что намного меньше длительности лазерного импульса, поэтому состояния Dn и Sn можно считать незаполненными. Динамика заселенностей рассматриваемых состояний описывается системой скоростных уравнений:

dD0 „ D I + D

-= bvD0--1--,

dt hv т BV

dDl dt

1 = -a„,D„

!_+-Dl

hv т„,

- с -

Ж

dl_

dz

dSo a S 1 + S

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

dt hV Tq

dSi a S I + Si

dt hv

- = + ^iSi + üeS0 + a 2 Si )I,

(5)

Рис. 5. Схема процессов возбуждения и релаксации при возбуждении на длине волны 532 нм, включающая два канала поглощения, в BV-полосу (а) и Q-полосу (b) Fig. 5. Diagram of excitation and relaxation processes under illumination at 532 nm depicting two channels of absorption, due to BV absorption (a) and due to Q absorption (b)

Поглощение фотона приводит к заполнению первого возбужденного дублетного состояния D1 с полностью занятой 2a2 орбиталью. Поскольку энергия фотона меньше, чем разность энергий 5e and 2a2 орбиталей (максимум BV-полосы расположен в области 470 нм), наиболее вероятно, что электрон будет находиться на нижнем колебательном подуровне перехода D1. Дальнейшее возбуждение приведет к переходу на колебательный подуровень верхнего состояния дублета Dn с последующей быстрой релаксацией на самый нижний колебательный уровень.

где Si и Б, - заселенности /-го синглетного и дублетного состояний; о1 - сечение поглощения перехода

о2 - сечение поглощения перехода I - интенсивность падающего излучения, которая является функцией от пространственной координаты и времени 1(г, г, /); г' - пространственная координата внутри образца.

Система скоростных уравнений (5) была численно решена методом Рунге-Кутты четвертого порядка, при этом о1 и о2 являлись подгоночными параметрами. Полученные значения составили о1 = 1,6-10-17 см2 и о2 = 1,75Т0-17 см2. Несмотря на интенсивное поглощение БУ-полосы (почти в двадцать раз выше, чем поглощение О-полосы), при учете только этого канала возбуждения не удалось получить аппроксимацию результатов 7-сканирования. Узость кривой 7-сканиро-вания показывает, что есть два конкурентных механизма. Первый соответствует насыщению БУ-перехода, поскольку 01 < оБУ, а второй соответствует сильному поглощению в возбужденном состоянии, связанному с О-полосой, так как о2 > Од.

В работе [15] нами был предложен механизм конкурирующих синглет-триплетных переходов. Однако в настоящей работе показано, что для ДФЦ (радикальной формы) нельзя пренебрегать вкладом БУ-полосы в эффект оптического ограничения при лазерном воздействии. В рамках представленной модели

э о т

з CL

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05/2 (126) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

a

мы не рассматривали вклад от триплетных переходов, так как длительность лазерного импульса намного меньше, чем время интерсистемной конверсии Tq.

Заключение

Таким образом, в данной работе были исследованы фотофизические свойства и нелинейное поглощение бутилзамещенного дифталоцианина диспрозия в растворе ТГФ по методике z-сканирования с открытой апертурой. Измерения проводились с использованием импульсного неодимового лазера на длине волны 532 нм при длительности импульса 350 пс. Измерение спектров люминесценции показало, что на этой длине волны поглощение определяется вкладами двух полос поглощения, Q и BV. Были определены вклады в поглощение каждой полосы и рассчитаны сечения поглощения рассматриваемых переходов. Также были измерены времена жизни этих возбужденных состояний. Предложена теоретическая модель, в которой BV- и Q-переходы рассматриваются как параллельные и независимые. В рамках этой модели было показано, что эти два канала конкурируют между собой, причем для BV-перехода характерно насыщение, а реализация переходов, соответствующих Q-полосе, приводит к усилению эффекта ОНП.

Авторы выражают благодарность Гаку Владимиру Юрьевичу (Лаборатория фотоники наноразмер-ных структур Института проблем химической физики РАН) за помощь в проведении времяразрешаю-щих измерений.

Список литературы

1. Walter M.G., Rudine A.B., Wamser C.C., Porphyrins J. Porphyrins and phthalocyanines in solar photovoltaic cells // Phthalocyanines. 2010. Vol. 14. P. 759.

2. Bohrer F.I., Colesniuc C.N., Park J., Ruidiaz M.E., Schuller I.K., Kummel A.C., Trogler W.C. Comparative gas sensing in cobalt, nickel, copper, zinc, and metal-free phthalocyanine chemiresistors // J. Am. Chem. Soc. 2009. Vol. 131. P. 478-485.

3. Cook M.J., Mater J. Thin film formulations of substituted phthalocyanines // Chem. 1996. Vol. 6. P. 677-689.

4. Kelting C., Michaelis W., Hirth A., Worhle D., Schlettwein D. Thin insulating polymer films as dielectric layers for phthalocyanine-based organic field effect transistors // J. Porphyrins and Phthalocyanines. 2006. Vol. 10. P. 1179.

5. Makarov N.S., Rebane A., Drobizhev M., Wolleb H. Optimizing two-photon absorption for volumetric optical data storage // J. Opt. Soc. Am. B. 2007. Vol. 24. P. 1874-1885.

6. De la Torre G., Vazquez P., Agullo-Lopez F., Torres T. Role of structural factors in the nonlinear optical properties of phthalocyanines and related compounds // Chem. Rev. 2004. Vol. 104. P. 3723-3750.

7. Diaz-Garcia M.A. Nonlinear optical properties of phthalocyanines and related compound // J. Porphyrins Phthalocyanines. 2009. Vol. 13. P. 652-667.

8. Perry J.W., Mansour K., Lee I.-Y.S., Wu X.-L., Bedworth P.V., Chen C.-T., Marder S., Miles P., Wada T., Tian M., Sasabe H. Organic optical limiter with a strong nonlinear absorptive response // Science. 1996. Vol. 273. P. 1533.

9. Henari F. Optical switching in organometallic phthalocyanine // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2001. Vol. 3. P. 188-190.

10. Dini D., Barthel M., Schneider T., Ottmar M., Verma S., Hanack M. Phthalocyanines and related compounds as switchable materials upon strong irradiation: the molecular engineering behind the optical limiting effect // Solid State Ionics. 2003. Vol. 165. P. 289-303.

11. Wei T., Hagan D.J., Sence M., Stryland E., Perry J.W., Coulter D. Direct measurements of nonlinear absorption and refraction in solutions of phthalocyanines // Appl. Phys. B. 1992. Vol. 54. P. 46.

12. Wei T., Huang T., Wen T. Mechanism of reverse saturable absorption in chloro-aluminum phthalocyanine solution studied with z-scan // Chem. Phys. Lett. 1999. Vol. 312. P. 403-410.

13. Li Y., Pritchett T.M., Huang J., Ke M., Shao P., Sun W. Photophysics and nonlinear absorption of peripheral-substituted zinc phthalocyanines // J. Phys. Chem. 2008. Vol. 112. P. 7200-7207.

14. Mendonca C., Gaffo L., Misoguti L., Moreira W., Oliveira Jr. O., Zilio S. Characterization of dynamic optical nonlinearities in ytterbium bis-phthalocyanine solution // Chem. Phys. Lett. 2000. Vol. 323. P. 300-304.

15. Karpo A.B., Pushkarev V.E., Krasovskii V.I., Tomilova L.G. Z-scan study of nonlinear absorption in novel lanthanide bis-phthalocyanines // Chem. Phys. Lett. 2012. Vol. 554. P. 155-158.

16. Dunfold C., Williamson B., Krausz E. Temperature-dependent magnetic circular dichroism of lutetium bisphthalo-cyanine // J. Phys. Chem. A. 2000. Vol. 104. P. 3537-3543.

17. Ishikawa N., Ohno O., Kaizu Y., Kobayashi H. Localized orbital study on the electronic structure of phthalo-cyanine dimers // J. Phys. Chem. 1992. Vol. 96. P. 8832-8839.

18. Ishikawa N., Ohno O., Kaizu Y. Electronic states of bis(phthalocyaninato)lutetium radical and its related compounds: the application of localized orbital basis set to open-shell phthalocyanine dimers // Ibid. 1993. Vol. 97. P. 1004-1010.

19. VanCott T.C., Gasyna Z., Schatz P.N., Boyle M.E. Magnetic circular dichroism and absorption spectra of lutetium bis(phthalocyanine) isolated in an argon matrix // J. Phys. Chem. 1995. Vol. 99. P. 4820-4830.

20. Ishikawa N., Kaizu Y. Disappearance of mcd a term in the fingerprint band of cation radicals of phthalocyanine metal complexes // Chem. Phys. Lett. 2001. Vol. 339. P. 125-132.

21. Pushkarev V., Ivanov A., Zhukov I., Shulishov E., Tomilov Y. Synthesis and spectroscopic study of hexadecaalkyl-substituted rare-earth diphthalocyanines // Russ. Chem. Bull. Int. Ed. 2004. Vol. 53. P. 554-560.

22. Pushkarev V., Breusova M., Shulishov E., Tomilov Y.V. Selective synthesis and spectroscopic properties of alkyl-substituted lanthanide(iii) mono-, di-, and triphthalocyanines // Russ. Chem. Bull. Int. Ed. 2005. Vol. 54. P. 2087-2093.

23. Alessi A., Salvalaggio M., Ruzzon G. Rhodamine 800 as reference substance for fluorescence quantum yield measurements in deep red emission range // J. Lumin. 2013. Vol. 134. P. 385-389.

24. Demas J.N., Crosby G.A. The measurement of photo luminescence quantum yields // J. Phys. Chem. 1971. Vol. 75. P. 991-1024.

25. Smola S.S., Snurnikova O.V., Fadeyev E.N., Sinelshchi-kova A.A., Gorbunova Y.G., Lapkina L.A., Tsivadze A.Y., Ru-sakova N.V. The first example of near-infrared 4f luminescence of sandwich-type lanthanide phthalocyaninates, Macro-heterocycles // Macroheterocycles. 2012. Vol. 5. P. 343-349.

26. Seilmeier A., Keiser W. Ultrashort Laser Pulses // Topics in applied physics. 1993. Vol. 60. Springer.

-S3-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05/2 (126) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013 I wj

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.