Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2020, выпуск 8 » Статья стр. 1203
<<<>>>
Плазмонная активация и тушение люминесценции растворов полифениленвинилена (MEH-PPV) одно- и двустенными углеродными нанотрубками
DOI: 10.21883/OS.2020.08.49734.126-20
Переводная версия: 10.1134/S0030400X20080196
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Государственное задание на 2020 год на проведение научно-исследовательских работ, FSGU-2020-0003
Кучеренко М.Г. 1, Степанов В.Н. 1, Кручинин Н.Ю. 1
1Центр лазерной и информационной биофизики, Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия
Email: clibph@yandex.ru, kruchinin_56@mail.ru
Выставление онлайн: 24 мая 2020 г.
PDF версия
Исследованы спектрально-люминесцентные свойства бензольных и толуольных растворов poly[2-methoxy, 5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] (MEH-PPV) с добавками одно- и двустенных углеродных нанотрубок (УНТ) с целью обнаружения проявлений плазмонных свойств УНТ в люминесценции растворов MEH-PPV. Установлено, что зависимость интенсивности люминесценции полимерного раствора от концентрации УНТ носит немонотонный характер: с увеличением количества растворенных нанотрубок эта интенсивность вначале возрастает, а затем спадает. При этом деформация самого спектра свечения практически не имеет места. Эффект наблюдался как при использовании одностенных УНТ (ОУНТ), так и двустенных (ДУНТ). Глубина модуляции интенсивности свечения в случае ДУНТ была выше, чем в случае ОУНТ. Для объяснения наблюдаемых зависимостей предложены различные варианты электродинамической модели активации-тушения люминесценции MEH-PPV углеродными нанотрубками. Произведено прямое моделирование характеристик ближнего и дальнего поля на основе уравнений Максвелла, для численного решения которых использовался метод конечных разностей во временной области (FDTD). Проведенными вычислительными экспериментами было установлено, что УНТ со слоем MEH-PPV обладают направленными антенными свойствами, выступая в роли своеобразных волноводов. Так, энергия излучения, достигшего дальней зоны, в направлении оси нанотрубки оказалась на порядок выше, чем в случае раствора без УНТ. Обнаружены электромагнитные волны фонтанного типа, исходящие из обоих концов нанотрубки, а также стадия биений плазмонных волн, характеризующая нанотрубку как волновод. Выполнено молекулярно-динамическое моделирование конфигураций адсорбированной цепи MEH-PPV в различных растворителях как на отдельной УНТ, так и на двух параллельных УНТ с вариацией расстояния между ними. Установлено, что по мере увеличения расстояния между УНТ конформационная структрура MEH-PPV становится все более рыхлой: наблюдается увеличение числа крупных петель макроцепи в объемной фазе раствора. Ключевые слова: молекулярная люминесценция, углеродная нанотрубка, плазмон-поляритонная волна, макромолекулярная цепь.
  1. Давиденко Н.А., Дехтяренко С.В., Козинец А.В., Лобач А.С., Мокринская Е.В., Скрышевский В.А., Спицына Н.Г., Студзинский С.Л., Третяк О.В., Тонкопиева Л.С. // ЖТФ. 2011. Т. 81. В. 2. С. 103; Davidenko N.A., Dekhtyarenko S.V., Kozinets A.V., Lobach A.S., Mokrinskaya E.V., Skryshevsky V.A., Spitsyna N.G., Studzinsky S.L., Tretyak O.V., Tonkopieva L.S. // Technic. Phys. 2011. V. 56. P. 259
  2. Bakulin A.A., Pshenichnikov M.S., van Loosdrecht P.H.M., Golovnin I.V., Paraschuk D.Y. // Physics of Nanostructured Solar Cells / Ed. by Badescu V., Paulescu M. Nova Science Publishers. 2010. P. 463-504
  3. Sosorev A.Y., Parashchuk O.D., Zapunidi S.A., Kashtanov G.A., Paraschuk D.Y. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117 (14). P. 6972. doi 10.1021/jp4000158
  4. Chambers D.K., Karanam S., Qi D., Selmic S., Losovyj Y.B., Rosa L.G., Dowben P.A. // Appl. Phys. A. 2005. V. 80. P. 483. doi 10.1007/s00339-004-3043-x
  5. Клочков А.Я., Максименко С.А., Масалов Е.И. // Изв. Юго-Западного государственного ун-та. Сер. Физика и химия. 2013. N 2. С. 50
  6. Максименко С.А., Слепян Г.Я. // Радиотехн. и электрон. 2002. Т. 47. N 3. С. 261; Maksimenko S.A., Slepyan G.Ya. // J. Commun. Technol. and Electronics. 2002. V. 47. N 3. P. 235-252
  7. Kucherenko M.G., Stepanov V.N., Kruchinin N.Yu. // Opt. Spectrosc. 2015. V. 118. N 1. P. 103. doi 10.1134/S0030400X15010154
  8. Marocico C.A., Knoester J. // Phys. Rev. A. 2009. V. 79. P. 053816 (1-15). doi 10.1103/PhysRevA.79.053816
  9. Чмерева Т.М., Кучеренко М.Г. // Опт. и спектр. 2011. Т. 110. N 5. С. 819; Chmereva T.M., Kucherenko M.G. // Opt. Spectrosc. 2011. V. 110. N 5. P. 767--774. doi 10.1134/S0030400X11040084
  10. Кучеренко М.Г., Чмерева Т.М. // Журн. прикл. спектр. 2017. Т. 84. N 3. С. 358; Kucherenko M.G., Chmereva T.M. // J. Appl. Spectrosc. 2017. V. 84. N 3. doi 10.1007/s10812-017-0480-9
  11. Kucherenko M.G., Nalbandyan V.M. // Phys. Proc. 2015. V. 73. P. 136. doi 10.1016/j.phpro. 2015.09.134
  12. Чмерева Т.М., Кучеренко М.Г., Дмитриев А.Д. // Опт. и спектр. 2015. Т. 118. N 2. С. 300; Chmereva T.M., Kucherenko M.G., Dmitriev A.D. // Opt. Spectrosc. 2015. V. 118. N 2. P. 284--289. doi 10.7868/S0030403415020051
  13. Hernandez-Marti nez P.L., Govorov A.O. // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. P. 035314. doi 10.1103/PhysRevB.78.035314
  14. Hernaandez-Marti nez P.L., Govorov A.O. // J. Phys. Chem. C. 2013. doi 10.1021/jp402242y
  15. Klimov V.V., Ducloy M. // arXiv:physics/0206048v2 [physics.atom-ph] 20 Dec 2002
  16. Гросберг А.Ю., Хохлов А.P. Статистическая физика макромолекул. М.: Наука, 1989. 344 с
  17. Кучеренко М.Г., Чмерева Т.М. // Вестник ОГУ. 2008. N 9. С. 177
  18. Klimov V.V., Ducloy M. // Phys. Rev. A. 2000. V. 62. P. 043818. doi 10.1103/PhysRevA.62.043818
  19. Jung Y.W., Byun L.S.Y.H., Kim Y.D. // Synthetic Metals. 2010. V. 160. P. 651
  20. Marletta A., Goncalves V, Balogh D.T. // Brazilian J. Phys. 2004. V. 34. N 2B. P. 697. doi 10.1590/S0103-97332004000400048
  21. Qian H., Carsten G., Anderson N. // Basic Sol. Stat. Phys. J. (b). 2008. V. 245. P. 2243. doi 10.1002/pssb.200879598
  22. Климов B.B., Дюклуа M., Летохов B.C. // Квант. электрон. 2001. Т. 31. N 7. С. 569; Klimov V.V., Ducloy M., Letokhov V.S. // Quant. Electron. 2001. V. 31(7). P. 569. doi 10.1070/QE2001v031n07ABEH002007 www.mathnet.ru/ links/c464e6d35313e05b9ea714fe9920223f/ qe2007.pdf
  23. Bondarev I.V., Woods L.M., Popescu A. // Opt. Spectrosc. 2011. V. 111. N 5. P. 733. doi 10.1134/S0030400X11120046
  24. Tan P.H., Rozhin A.G., Hasan T., Hu P., Scardaci V., Milne W.I., Ferrari A.C. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. P. 137402(4). doi 10.1103/PhysRevLett.99.137402
  25. Phillips J.C., Braun R., Wang W., Gumbart J., Tajkhorshid E., Villa E., Chipot C., Skeel R.D., Kale L., Schulten K. // J. Comput. Chem. 2005. V. 26. P. 1781. doi 10.1002/jcc.20289
  26. Кручинин Н.Ю., Кучеренко М.Г. // Коллоид. журн. 2020. Т. 82. N 2. С. 177; Kruchinin N.Yu., Kucherenko M.G. // Colloid. J. 2020. doi 10.31857/S0023291220020081
  27. Vanommeslaeghe K., Hatcher E., Acharya C., Kundu S., Zhong S., Shim J., Darian E., Guvench O., Lopes P., Vorobyov I., MacKerell A.D. Jr. // J. Comput. Chem. 2010. V. 31. P. 671. doi 10.1002/jcc.21367
  28. Yu W., He X., Vanommeslaeghe K., MacKerell A.D. Jr. // J. Comput. Chem. 2012. V. 33. P. 2451. doi 10.1002/jcc.23067
  29. MacKerell A.D. Jr., Bashford D., Bellott M., Dunbrack R.L. Jr., Evanseck J.D., Field M.J., Fischer S., Gao J., Guo H., Ha S., Joseph-McCarthy D., Kuchnir, Kuczera K., Lau F.T.K., Mattos C., Michnick S., Ngo T., Nguyen L., Prodhom B., Reiher W.E. III, Roux B., Schlenkrich M., Smith J.C., Stote R., Straub J., Watanabe M., Wiorkiewicz-Kuczera J., Yin D., Karplus M. // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 3586. doi 10.1021/jz500054d
  30. Zhu F., Schulten K. // Biophys. J. 2003. V. 85. P. 236. doi 10.1016/S0006-3495(03)74469-5
  31. Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 10089. doi 10.1063/1.464397

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme