Хотите телевизор, который сворачивается в трубочку или сотовый телефон толщиной с листок бумаги? Тогда придумайте, как получить OLED – органические светоизлучающие диодные элементы, из которых все чаще изготавливают пиксели бытовых устройств отображения, передачи и обработки информации. Для того, чтобы разработка подобных устройств будущими молодыми кадрами наноиндустрии проходила эффективно, необходим экскурс в базовые закономерности поведения различных люминесцирующих молекул.
Квантовый выход флуоресценции определяется соотношением процессов излучательной и безызлучательной дезактиваций энергии. Скорость безызлучательных процессов обычно примерно одинакова как в случае процессов флуоресценции, и фосфоресценции. В то время как скорость излучательных процессов (Г) изменяется значительно. Спектры фотолюминесценции, наблюдаемые времена жизни (тау) возбужденных состоянии и квантовые выходы (Θ) для молекул эозина и эритрозина (Er B) приведены на рисунке 1.
Вычислите время жизни возбужденного состояния в отсутствие безызлучательных процессов (тау-н), а также скорости затухания для безызлучательных и излучательных процессов в случае эозина и ErB (3 балла). Какая из скоростей вносит больший вклад в понижение квантового выхода ErB (1 балл)?
Время затухания фосфоресценции обычно составляет примерно 1–10 мс. Принять: 1) время затухания фосфоресценции в отсутствие безызлучательных процессов для обоих этих соединений равным 10 мкс; 2) скорости безызлучательной дезактивации равными для обоих соединений, при чем как при переходах с возбужденного синглетного, так и триплетного состояний. Оцените квантовые выходы фосфоресценции эозина и ErB при комнатной температуре (2 балла).
Согласно правилу Каша, излучение всегда происходит с низшего возбужденного состояния (например, S1). Если молекула находится в возбужденном состоянии S2, то в течение примерно 10–13с она переходит в состояние S1 (из которого в последствии и происходит излучение). Используя скорость излучательной дезактивации вычисленную для эозина в предыдущей задаче, определите квантовый выход S2 состояния (1 балл).
Спектр люминесценции перилена (см. рисунок 2, правая кривая) содержит несколько максимумов излучения, связанных с различными переходами энергии внутри молекулы (см. диаграмму Яблонского). Используя распределение Больцмана, оцените долю молекул, находящихся в основном состоянии, которые могут находиться в первом возбужденном колебательном состоянии при комнатной температуре (2 балла).
Затухание люминесценции триптофана при pH = 7 представляет собой биэкспонинциальную зависимость. При 320 нм изменение интенсивности люминесценции со временем может быть описано уравнением 1. Оцените вклад компоненты излучающей с (Θ)= 0.62 нс (f1) в общую интенсивность люминесценции при 320 нм (2 балла).
