Исследование кинетики молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии и нестационарной голографии

Русинов, Александр Петрович

Исследование кинетики молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии и нестационарной голографии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Русинов, Александр Петрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Оренбург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.21 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование кинетики молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии и нестационарной голографии»

Автореферат диссертации на тему "Исследование кинетики молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии и нестационарной голографии"

Направахрукописи

РУСИНОВ Александр Петрович

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТОДАМИ ФОТОТЕРМИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И НЕСТАЦИОНАРНОЙ ГОЛОГРАФИИ

01.04.21 -«Лазерная физика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2004

Работа выполнена на кафедре радиофизики и электроники физико-математического факультета и в Институте микро- и нанотсхнологий Оренбургского государственного у ниверситста

Научный рук°в°дитель: доктор физико-матсматичсских наук,

профессор М.Г. КУЧЕРЕНКО Оренбургский государственный университет

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.В. ФАДЕЕВ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

доктор физико-математических наук, профессор А.Г. ВИТУХНОВСКИЙ Физический институт РАН

Ведущая организация: Московский инженерно-физический

институт

Защита состоится 16 февраля 2005 года в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.45 в Московском государственном университете по адресу: 119992, г. Москва, Ленинские горы, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, аудитория 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИ ядерной физики им. Д.В.Скобельцина МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «77 » января 2005 года Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.001.45 л доктор физико-математических наук пА/^

¡М А.Н. Васильев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

Исследование молекулярных процессов в конденсированных системах представляет собой важнейшую научную задачу. В связи с этим исследователями постоянно ведется разработка новых и усовершенствование существующих методов мониторинга молекулярных процессов. При этом валенейшими характеристиками методов являются высокая чувствительность и бесконтактность проводимых измерений, применимость к широкому кругу объектов, и возможность регистрировать характеристики исследуемых процессов в реальном масштабе времени. По нашему мнению, для целей детектирования молекулярных процессов в конденсированных системах, инициированных пространственно неоднородным излучением накачки, и в особенности для регистрации не только временных, но и пространственных характеристик исследуемых процессов, наиболее оптимально подходят методы фототермической спектроскопии и нестационарной голографии. Они основаны на регистрации дифракции зондирующего пучка, проходящего через область инициирования. При осесимметричном профиле пучка накачки говорят о фототермических методах, при решетчатом одномерном профиле -о голографических методах. Предложенные методы являются кинетическими, как и метод наведенного тригшет-триплетного (ТгТп) поглощения. Но в отличие от последнего наблюдаемый сигнал от*-клика в фототермических и голографических экспериментах зависит не от усредненных по сечению пробного луча характеристик инициированной структуры, а от их пространственного распределения. То же самое справедливо и для кинетических люминесцентных методов, применимость которых к тому же ограничена рядом люминесцирующих объектов.

Однако, в первую очередь, в связи со слабой разработанностью вопроса, необходимо создать теоретическую модель, описывающую взаимодействие излучения с веществом матрицы на основе рассмотрения процессов протекающих на молекулярном уровне. При этом следует учесть их различное протекание в каждой отдельной точке объекта вследствие пространственной неоднородности излучения накачки, процесса насыщения поглощения, небугс-ровского режима поглощения, нелинейной теплопроводности. Решение задачи дифракции зондирующего луча в инициированной области образца, на основе данной модели, позволяет рассчитать форму кинетической кривой оптического отклика. А также связать се с пространственными характеристиками записанной структуры, и соответственно, с особенностями протекания молекулярных процессов в области воздействия.

Большое внимание сейчас уделяется практическим приложениям голографии: созданию оптических ограничителей, устройств управления лазерным лучом, голографической записи информации, систем распознавания образов и т.д. И одна из главных задач, стоящих перед исследователями, - поиск новых сред для записи решеток с заданным параметрами. Эта задача включает в себя детальное исследование процесса записи/стирания решеток в образцах различной природы, при различных интенсивностах и длительностях импульса накачки. Большой интерес при этом представляет связь динамики пространственного профиля штриха и временной зависимости дифракционной эффективности голограммы (ДЭГ). Целью работы является установление закономерностей и механизмов процесса формирования концентрационного и теплового отклика в конденсированной системе на импульсное пространственно неоднородное оптическое воздействие и бесконтактное оптическое детектирование всех этапов данного процесса.

В частности:

1. Получение уравнений, корректно описывающих временную динамику перераспределения и пространственный профиль насслен-ностей в системе с внедренными трехуровневыми насыщаемыми фотохромными центрами, при воздействии на образец пространственно неоднородного излучения накачки.

2. Теоретическое исследование динамики инициирования и релаксации тепловых полей в некоторых типах матриц, и описание возникающих при этом искажений профиля теплового поля по сравнению с профилем интенсивности накачки.

3. Демонстрация применимости оптических методов, основанных на дифракции пробного луча на тепловых и концентрационных пространственных структурах, для мониторинга эволюции записанной структуры и нахождения ее пространственной формы. Установление связи между динамикой дифракционного отклика и кинетикой молекулярных процессов в системе.

4. Проведение экспериментальных исследований динамики сигналов фототермического отклика и дифракционной эффективности голографических решеток для подтверждения теоретически выявленных закономерностей.

Методы исследования

Основу экспериментальных методов составляли измерения кинетики сигналов фототермического отклика и временной зависимости дифракционной эффективности нестационарных голографи-ческих решеток. Используемая экспериментальная схема позволяла менять в широких пределах интенсивность накачки и регистрировать сигналы с разрешением до 50 не и длительностью до 1 с. В качестве вспомогательных, - использовалась регистрация наведенного триплст-триплетного поглощения и стационарные спектрофото-метрические методы. Теоретические методы исследования основывались на анализе соответствующих математических моделей.

Научная новизна работы

Новую научную информацию представляют следующие результаты:

1. Получено точное решение системы уравнений для пространственной и временной зависимости населенностей трехуровневой насыщаемой системы, в случае постоянного во времени импульса накачки, и приближенное решение - для импульсов произвольной временной формы.

2. На основе этих решений исследована эволюция теплового поля, и установлена связь между искажениями пространственной формы инициированных тепловых и концентрационных структур и интенсивностью и длительностью излучения накачки.

3. Рассмотрена временная зависимость дифракции зондирующего пучка на записанных тепловых структурах и связь кинетики дифракционного сигнала с пространственными искажениями теплового профиля и, соответственно, с протекающими в системе молекулярными процессами.

4. Экспериментально подтверждены выявленные теоретические зависимости кинетики фототермического отклика от интенсивности излучения накачки, вида фотохрома и вида молекул конденсированного окружения.

5. Рассмотрена возможность записи в трехуровневых средах тонких нестационарных тепловых (фазовых) и концентрационных (амплитудных) голографических решеток. Исследована динамика пространственного профиля решетки при ее записи/деструкции, и кинетики сигналов дифракционной эффективности голограмм в различные порядки дифракции при различном пространственном периоде решетки, интенсивностях и длительностях накачки.

6. Исследовано влияние нелинейных эффектов, таких как нелинейное насыщение поглощения и нелинейная теплопроводность на ди-

намику населснностсй, эволюцию теплового поля и дифракционные сигналы.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Фототермические методы могут быть использованы для детектирования динамики пространственного профиля тепловой структуры, что может найти применение при создании различных устройств, работающих на принципе тепловой оптической записи, например устройств оптической записи информации.

2. Голографические методы могут быть с успехом использованы при исследовании различных молекулярных процессов, таких как безызлучательные переходы, триплет-триплетная аннигиляция, изучение свойств биомолекул и т.д. Базу подобного метода составляет выявленная связь динамики профиля тонких нестационарных тепловых и концентрационных решеток и кинетики сигналов дифракционной эффективности голограмм с молекулярными процессами, протекающими в системе.

3. Предложено использовать тепловые и концентрационные (три-плетные) решетки в качестве системы, управляющей световым лучом в оптических коммутаторах и устройствах оптической электроники. Основой этому служат выявленные зависимости ДЭГ, позволяющие производить запись решетки за время менее 1 мкс, стирание - за 2-3 мкс, и в широких пределах регулировать время жизни и дифракционную эффективность голограммы.

На защиту выносятся следующие положения: 1. В среде с трехуровневыми насыщаемыми фотохромными центрами профиль концентрационного и теплового отклика не повторяет пространственного распределения интенсивности в луче накачки, причем искажения профиля инициированных структур нарастают с увеличением интенсивности и длительности импульса накачки.

2. Анализ врсмяразрешенных сигналов дифракции пробного пучка на осесимметричной или решетчатой структуре позволяет получать информацию об ее пространственном профиле и динамике этого профиля.

3. Динамика сигналов фототермического отклика в полимерных пленках и растворах, содержащих молекулы красителей ксантено-вой группы, значительным образом зависит от интенсивности излучения накачки, вида фотохрома, агрегатного состояния и вида молекул окружения, и достаточно хорошо согласуется с теоретическими моделями, развитыми в данной работе.

4. Основные характеристики голографических решеток записанных в трехуровневой среде, дифракционная эффективность, особенности динамики и время жизни решетки можно изменять в широких пределах, изменяя интенсивность, длительность импульса накачки, период записываемой структуры, а также выбирая тип решетки (синглстная, триплстная или тепловая).

Публикации

Основные результаты исследований опубликованы в 13 печатных работах.

Апробация работы

Основные результаты диссертации обсуждались на Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотсхнологии» г. Кисловодск, октябрь 2002 г., на III Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2003», г. Санкт-Петербург, октябрь 2003 г., на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2004», г. Москва, апрель 2004 г., на Третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики», г. Санкт - Петербург, октябрь 2004 г., на IX Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-9, г. Красноярск, март 2003 г., на X Всероссийской науч-

ной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-10, г. Москва, март 2004 г., на III съезде биофизиков России, г. Воронеж, июнь 2004 г., на региональных научно-практических конференциях, г. Оренбург, в 2002, 2003, 2004 годах. Структура и обьем работы

Структура диссертации определена поставленной целью. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы. Полный объем работы составляет 161 страницу, включая 84 рисунка и 1 таблицу. Библиография содержит 164 наименования.

Личный вклад автора

Все использованные в диссертации оригинальные результаты получены лично автором, или при его определяющем участии

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований, показывается новизна работы, ее практическая и научная значимость, ставятся цели и задачи исследования и определяются выносимые на защиту положения.

В первой главе приводится краткий литературный обзор оптических методов исследования конденсированных систем. Основное внимание уделено современному состоянию и наиболее важным практическим применениям методов фототермической спектроскопии и нестационарной голографии. Кратко рассмотрены некоторые теоретические подходы к описанию взаимодействия излучения с веществом, а также процессы формирования и релаксации концентрационного и теплового отклика системы на фотовоздействие. Показана незавершенность проблемы описания пространственного распределения фотоотклика образца, и слабая разработанность теории формирования фототермического сигнала на уровне молекулярных процессов.

Во второй главе изложены методы теоретического анализа и методика эксперимента. Приведены основные характеристики используемого лабораторного оборудования, описаны оптические и электрические схемы экспериментальных установок для регистрации сигналов наведенного триплст-триплетного поглощения, сигналов фототермического отклика термодефлекционным, термолинзовым и фазовым методами. Приведена экспериментальная схема записи голографических решеток и регистрации временной зависимости их дифракционной эффективности.

В третьей главе рассмотрены вопросы взаимодействия неоднородного осссиммстричного пучка накачки с конденсированной системой, содержащей насыщаемые трехуровневые фотохромные центры, и подробно описан случай нелинейного отклика системы на импульсное фотовоздействис. Для этого проведено подробное

описание населенностей По, Пя, Пг отвечающих состояниям 0 (основное), 5 (первое возбужденное синглетнос) и Т (нижнее по энергии триплетное) Для радиально-симметричного пространственного профиля интенсивности луча накачки и изотропного оптически тонкого образца система балансных уравнений запишется следующим образом

где - радиальный профиль интенсивности пучка накачки,

- сечение поглощения для перехода 0- > Я, К^т - скорость интерконверсии - время жизни -состояния соответственно

Радиальный профиль интенсивности луча накачки выбирался нами в виде гауссова профиля Точное решение данной системы получено символьными математическими методами для случая неизменной по всей длительности импульса интенсивности накачки Полученное решение корректно описывает динамику населенно-стей в исследуемой системе при любых интенсивностях и длительностях импульса накачки Кроме этого учет радиальной зависимости интенсивности позволяет описывать неодинаковый режим перераспределения населенностей в различных точках образца Использование приближения квазистационарности режима населен-ностей в подсистеме 5-у ровней позволяет упростить решение системы (1) и обобщить его на случай медленно изменяющейся во времени интенсивности накачки

Ф,(г,/) =

т:' + К., + 2о/(г,0

. Данное приближенное решение

ь6' '

практически совпадает с точным на всем диапазоне времен кроме промежутка от 0 до (а/0)"!с , где /0 - амплитуда интенсивности.

Зная значения энергии стационарных уровней О, S, Ти основываясь на информации о динамике перераспределения населенно-стей в трехуровневой системе, рассчитана мощность объемных тепловых источников. Решено уравнение теплопроводности в цилиндрических координатах, описывающее динамику теплового поля инициированного излучением накачки Проведенные численные расчеты показывают, что профиль теплового поля с увеличением интенсивности и длительности импульса накачки все больше отличается от профиля луча накачки.

На основе решения задачи дифракции зондирующего луча на тепловой структуре получено выражение для кинетики фототермического сигнала. Вычисления показывают, что пространственная форма и динамика теплового поля значительным образом влияют на динамику дифракционного сигнала.

Для подтверждения теоретических выводов нами проведены экспериментальные измерения сигналов наведенного триплет-триплетного поглощения и сигналов фототермического отклика в водных, спиртовых, вводно-полимерных растворах и полимерных пленках с внедренными молекулами ксантсновых красителей (эозин, эритрозин, родамин 60).

Как видно из рис. 1-2 искажения, возникающие при записи тепловой структуры, достаточно сильно проявляют себя в фототермическом отклике, так что по кинетической кривой отклика можно судить о форме записанной структуры и о степени ее искажения. При малых интенсивностях а /с на любых временах накачки

результирующее тепловое поле приближенно сохраняет профиль инициирующего излучения. При интенсивностях и

длительности импульса искажения теплового поля ма-

лы, но нарастают с увеличением продолжительности импульса. При больших накачках тепловое поле изначально не гауссово

и с течением времени распределение температуры приобретает форму вес болео близкую к прямоугольной.

В четвертой главе проведено исследование динамики записи нестационарных голограмм в системе насыщаемых трехуровневых центров и рассмотрена кинетика угловой зависимости дифрагированного зондирующего пучка при прохождении его через гологра-фическую решетку. При этом профиль интенсивности зависит только от одной переменной х по гармоническому закон)'.

Анализ кинетики населенностсй проводился такими же методами, как и в главе 3, только с заменой радиальной координаты г на линейную - х. Полученные точное и приближенное (2) решения использовались для нахождения пространственного профиля решетки населенностсй на 0-, 5-, 7-уровнях. Однако, нахождение выражения описывающего динамику теплового поля в одномерном случае при синусоидальном профиле накачки проводилось заново. При этом численные расчеты показали, что зависимость профиля тепловой структуры от интенсивности и длительности накачки в одномерных координатах такая же, как и в радиальных. Однако при больших интенсивностях для случая синусоидального профиля накачки наблюдается одна особенность - практически полное выравнивание теплового профиля при длительном действии излучения накачки.

В первом борновском приближении описана дифракция пробного луча на концентрационной решетке, представляющей собой транспарант с модулированным вдоль оси х коэффициентом поглощения, пропорциональным населенности одного из уровней О, или Т. Выведена формула, описывающая динамику дифракционной эффективности данной амплитудной голограммы в дифракционный максимум т-го порядка

Л 4 (»»,') =

| схр! -акпк{х\1)х~—л-'/и 1д£г

(3)

где Л - период решетки 8 - толщина образца, а^ - коэффициент

молекулярной экстинкцйу,*,/^ - населенность А-го уровня соот встственно, а к принимает значения 0, 5 и Т. Проведенные расчеты по формуле (3) показывают Что, регистрируя в качестве наблюдаемой дифракционную эффективность голограммы в различных порядках дифракции, можно определить профиль населенности на соответствующем уровне и динамику его записи и релаксации

На основе численного анализа получены семейства кривых дифракционной эффективности для различного типа голограмм, причем форма этих кривых значительным образом зависит от интенсивности и длительности импульса накачки.

О 04-1 ,

Рисуиок 3. Зависимость максиму- PHCVIЮK 4. Зависимость времени вы-

ма кривой дифракционной эффек- вода на максимум кривой дифракци-

тивности амплитудных решеток онной эффективности амплитудных па и Т-уровнерешеток па 5- и Г-уровнс, т 1.

Зависимость амплитуды ДЭГ в максимуме для синглстных решеток от интенсивности излучения накачки можно считать приближенно линейной. Для триплстных решеток данная зависимость более сложна, резкое возрастание кривой объясняется накоплением фотохрома на триплетном уровне, а последующий ее спад - нарастанием искажений профиля с увеличением интенсивности накачки (рис. 3).

Интересной характеристикой кривой ДЭГ является время максимума кривой, это время можно рассматривать как наиболее эффективную длительность импульса накачки для записи гологра-фической решетки. На рис. 4 приведены зависимости времени максимума для синглетных и триплстных решеток, лежащие в различных временных интервалах, для удобства совмещенных на одном графике. Анализ графиков показывает, что зависимость времени максимума для триплетных решеток линейна по отношению к ин-

тснсивности излучения, а для синглстных решеток линеина по отношению к логарифму интенсивности излучения.

Анализ тепловых (фазовых) решеток в исследуемой системе также проводился в первом борновском приближении теории дифракции. При этом выражение для ДЭГ в максимум т-го порядка принимает вид

1 л!2 ( 7*1 \ 2

(4)

где Л - период решетки, Ф(дг,/) = - тепловой набег

фазы, Т(х,1) - тепловое поле, к- волновое число зондирующего излучения, дп/дТ - термооптический градиент, 5 - толщина образца. Численный анализ тепловых голограмм проводился по формуле (4) аналогично анализу концентрационных решеток.

Рисунок 5. Зависимость времени выхода на максимум кривой дифракционной эффективности тепловых фазовых рс-шсюк,/м-1,2, 3.

Рисунок 6. Зависимость максимума кривой дифракционной эффективио-сги тепловых фазовых решеток, т=1, 2,3.

Выявленная для амплитудных решеток зависимость формы дифракционного сигнала от искажения профиля штриха, интенсивности и длительности импульса накачки справедлива и для фазовых решеток. Однако, обнаружены и некоторые специфические особенности: большая амплитуда ДЭГ (до 31%) и осцилляции кривой ДЭГ

при малых и средних интенсивностях записывающего

луча, что связано с периодичностью экспоненты содержащей тепловой набег фазы.

Анализ полученных кривых показывает (рис. 5), что время максимума кривой ДЭГ с увеличением интенсивности уменьшается Из графиков видно, что время максимума для фазовых тепловых решеток при малых и средних интенсив-

ностях накачки линейно самой интенсивности, а при больших ин-тенсивностях <о/0 линейность нарушается. Связано это с тем.

что на малых и средних интенсивностях время максимума определяется осцилляциями ДЭГ, а на больших интенсивностях время максимума зависит в основном от процесса искажения профиля тепловой решетки. При увеличении интенсивности накачки, максимальная дифракционная эффективность голограммы на тепловой решетке уменьшается (рис. 6), вследствие более сильных искажений профиля решетки и более быстрого ее стирания. Зависимость максимальной амплитуды ДЭГ от интенсивности излучения накачки для дифракционных максимумов 2-го и 3-го порядка линейна, а для дифракционного максимума 1-го порядка при малых интенсив-ностях данная зависимость нарушается.

На основе анализа кривых ДЭГ концентрационных и тепловых голографических решеток показана принципиальная возможность использования данных решеток в различных устройствах оп-тоэлектроники. Рассчитаны основные характеристики подобных устройств, такие как максимальная дифракционная эффективность, время записи/стирания структуры, максимальное время хранения записанной структуры и описаны способы и границы варьирования указанных характеристик.

В пятой главе, в параграфе 5.1 рассмотрено влияние изменения интенсивности пучка накачки по толщине образца (бугеровскос

поглощение) и влияние нелинейного насыщения поглощения (отклонение от закона Бугера) на объемный профиль концентрационной решетки и сигналы дифракционной эффективности амплитудной голограммы. Однако, аналитическое описание процессов формирования и релаксации толстослойных голографических решеток достаточно сложно и допускает в случае учета некогерентного насыщения поглощения фотохрома только численное решение. Но наряду с численным алгоритмом расчета дифракционного сигнала на толстослойных решетках, нами рассмотрено приближенное решение поставленной задачи и показано, что закон Бугера не применим к трехуровневой среде, однако в случае малых интсисивностсй накачки или малых населенностей /'-уровня он выполняется приближенно. На основе данного приближения нами получено алгебраическое выражение для дифракционной эффективности толстослойной голограммы. Анализ расчетных кривых позволил определить соотношения между интенсивностью и длительностью импульса накачки при которых справедливо квазибугеровское приближение. Также показано, что при данных ограничениях, отклик системы на фотовоздействис практически линеен, т.е. профиль населенностей на S-, 7-уровнях повторяет профиль интенсивности накачки.

В последнее время, в связи с повышенным вниманием к изучению микро- и наноструктурированных систем, жидких кристаа-лов, и биологических объектов в научной литературе появляется все больше свидетельств о нелинейном протекании процессов тсплопе-рсноса в подобных системах даже при малых амплитудах теплового воздействия. Так, в некоторых полимерных, жидкокристаллических и пористых системах, нелинейные механизмы теплопроводности оказывают заметное влияние на динамику релаксации тепловых полей и, соответственно, на кинетику затухания сигналов фототср-мического отклика и сигналов дифракционной эффективности теп-

ловой (фазовой) решетки. Это приводит к некоторым особенностям в поведении указанных сигналов, что, с другой стороны, может быть использовано для экспериментального исследования процессов нелинейной теплопроводности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые разработана теоретическая модель, корректно учитывающая физические процессы, имеющие место при перераспределении населенностей фотохромных молекул в насыщаемой трехуровневой системе под воздействием оптического излучения. Данная модель позволяет описывать пространственное распределение фотохрома на любом из выбранных уровней, и определять профиль и динамику инициированного излучением теплового поля. В рамках подобного подхода удалось выявить основные механизмы, приводящие к искажению профиля записываемой структуры.

2. Предложено для мониторинга молекулярных процессов использовать методы фототермической спектроскопии. Установлена взаимосвязь между поведением фототермического отклика и процессами возбуждения/дезактивации молекул фотохрома. Наибольшие преимущества фототермического отклика проявляются при исследовании пространственных характеристик записанной структуры и динамики искажений профиля в процессе записи/релаксации структуры. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают корректность выбранной теоретической модели и позволяют определять профиль и динамику тепловых структур в системе.

3. Аналогичная теоретическая модель применена к задаче записи амплитудных (концентрационных) и фазовых (тепловых) голо-графических решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров. На ее основе рассмотрена динамика профиля штриха и его

искажения в процессе записи и релаксации решетки. Получено выражение для вычисления дифракционной эффективности голограммы и исследовано влияние искажений профиля решетки на динамику сигнала дифракционной эффективности.

4. Предложено использовать образцы с внедренными в них трехуровневыми насыщаемыми центрами, в качестве сред для записи нестационарных голографических решеток. Их преимуществом является возможность изменять в широких пределах время жизни решетки и се дифракционную эффективность, изменяя режимы записи голограммы.

5. Рассмотрено влияние процессов бугеровского поглощения и нелинейных процессов насыщения и просветления образца на амплитуду и динамику дифракционной эффективности голограмм. Определен диапазон интенсивности накачки и времени записи структуры, в котором записываемый профиль решетки линеен профилю интенсивности накачки.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Дифракция зондирующего луча на нестационарных тепловых структурах в системах с насыщаемыми трехуровневыми центрами. // Вестник ОГУ, 2004. -№5. -С.128-134.

2. Кучеренко М П, Русинов А.П. Оптическая запись нестационарных пространственных структур Ё системе насыщаемых трех-уровнейых Центров. // Квантовая электроника, 2004. - Т. 34,-М. -С. 779-784.

3. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Запись и распад нестационарных решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Опт. и спектр., 2004. - Т. 97.- №6. - С. 1026-1033.

4. Русинов А.П. Моделирование тепловых полей и сигналов фототермического отклика. // Тезисы докладов Международной на-

учной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск, 13-18 октября 2002. -Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. - С.235-237.

5. Русинов А.П. Исследование молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии. // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. - Оренбург: ОГУ, 2002. - С. 101-102.

6. Русинов А.П. Запись тепловых структур в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. - Оренбург: ОГУ, 2003. - С.35-36.

7. Русинов А.П. Запись оптического образа на основе температурного поля в системе насыщаемых трехуровневых центров // Сборник трудов IX Всероссийской научной конференции студентов-физиков ВНКСФ-9, Красноярск, 28 марта - 3 апреля 2003. - Красноярск: КГТУ, 2003. - С 602-604.

8. Русинов А.П., Кучеренко М.Г. Исследование отклика системы насыщаемых трехуровневых центров на лазерное инициирование. // Труды третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2003», Санкт-Петербург, 20-23 октября 2003. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2003. - С. 14-16.

9. Русинов А.П. Запись нестационарных амплитудных голограмм в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Сборник трудов X Всероссийской научной конференции студентов-физиков ВНКСФ-10. 4.1. Москва, 1-7 апреля 2004. - Екатсринбург-Москва,2004.-С.617-619.

10. Русинов А.П. Дифракционная эффективность голограмм записанных в системе трехуровневых центров. // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. - Оренбург: ОГУ, 2004. - С.35-36.

11. Русинов А.П. Дифракционная эффективность фазовых голограмм записанных в системе трехуровневых центров. // Сборник тезисов международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2004». Секция «Физика». 13 апреля 2004 г. - М.: МГУ, 2004.-С. 310.

12. Кучеренко М.Г., Степанов В.Н., Жолудь А.А., Русинов А.П. Голографические методы регистрации распределений длин фрагментов при лазерной деструкции ДНК и релаксационных процессов в ДНК-конденсатах. // Тезисы докладов III съезда биофизиков России. Воронеж, 24-39 июня 2004г. - Т.1. - Воронеж, 2004. - С. 147-149.

13. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Дифракционная эффективность нестационарных фазовых решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Труды третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург, 18-21 октября 2004. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. -С.214-216.

Лицензия № ЛР020716 от 02.11.98.

Подписано в печать 20.12.2004 г. Формат 60x84 У)6. Бумага писчая. Усл.печ. листов 1,0. Тираж 100. Заказ 679.

ИПКГОУОГУ

460352 г.Оренбург ГСП пр. Победы, 13 Государственное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Русинов, Александр Петрович

Введение.

Глава 1. Мониторинг молекулярных процессов в конденсированных системах.

1.1. Обзор развития фототермической спектроскопии, как перспективного метода интроскопии.

1.2. Применение фототермических методов.

1.3. Особенности формирования фототермического отклика.

1.4. Применение топографических методов к исследованию молекулярных процессов.

Глава 2. Методика и техника эксперимента.

2.1. Используемая приборная база.

2.2. Триплет-триплетное поглощение и фототермические методы.

2.3. Голографические методы.

2.4. Подготовка экспериментальных образцов.

Глава 3. Оптическая запись нестационарных пространственных структур в системе насыщаемых трехуровневых центров.

3.1. Кинетика населенностей.

3.2. Эволюция неоднородного теплового поля.

3.3. Дифракция зондирующего луча на тепловой структуре.

3.4. Динамика сигналов фототермического отклика в реальных образцах.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование кинетики молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии и нестационарной голографии"

Актуальность исследований

Исследование молекулярных процессов в конденсированных системах представляет собой важнейшую научную задачу. В связи с этим исследователями постоянно ведется разработка новых и усовершенствование существующих методов мониторинга молекулярных процессов. При этом важнейшими характеристиками методов являются высокая чувствительность и бесконтактность проводимых измерений, применимость к широкому кругу объектов, и возможность регистрировать характеристики исследуемых процессов в реальном масштабе времени. По нашему мнению, для целей детектирования молекулярных процессов в конденсированных системах, инициированных пространственно неоднородным излучением накачки, и в особенности для регистрации не только временных, но и пространственных характеристик исследуемых процессов, наиболее оптимально подходят методы фототермической спектроскопии и нестационарной голографии. Они основаны на регистрации дифракции зондирующего пучка, проходящего через область инициирования. При осесимметричном профиле пучка накачки говорят о фототермических методах, при решетчатом одномерном профиле - о гологра-фических методах. Предложенные методы являются кинетическими, как и метод наведенного триплет-триплетного (Ti-Tn) поглощения. Но в отличие от него наблюдаемый сигнал отклика в фототермических и голографических методах зависит не от усредненных по сечению пробного луча характеристик инициированной структуры, а от их пространственного распределения. То же самое справедливо и для кинетических люминесцентных методов, применимость которых к тому же ограничена рядом люминесцирующих объектов.

Однако, в первую очередь, в связи со слабой разработанностью вопроса, необходимо было создать теоретическую модель, описывающую взаимодействие излучения с веществом матрицы на основе микроскопического рассмотрения молекулярных процессов. Следовало учесть их различное протекание в каждой отдельной точке объекта вследствие пространственной неоднородности излучения накачки, процесса насыщения поглощения, небуге-ровского режима поглощения, нелинейной теплопроводности. Решение задачи дифракции зондирующего луча в инициированной области образца, на основе данной модели, позволяет рассчитать форму кинетической кривой оптического отклика и связать ее с пространственными характеристиками записанной структуры, и соответственно, с особенностями протекания молекулярных процессов в области воздействия.

Целью работы является установление закономерностей и механизмов процесса формирования концентрационного и теплового отклика в конденсированной системе на импульсное пространственно неоднородное оптическое воздействие, бесконтактное оптическое детектирование всех этапов данного процесса. В частности:

1. Получение уравнений, корректно описывающих временную динамику перераспределения и пространственный профиль населенностей в системе с внедренными трехуровневыми насыщаемыми фотохромными центрами, при воздействии на образец пространственно неоднородного излучения накачки.

Основу экспериментальных методов составляли измерения кинетики сигналов фототермического отклика и временной зависимости дифракционной эффективности голографических решеток. Используемая экспериментальная схема позволяла менять в широких пределах интенсивность накачки и регистрировать сигналы с разрешением до 50 не и длительностью до 1 с. В качестве вспомогательных, - использовалась регистрация наведенного три-плет-триплетного поглощения и стационарные спектрофотометрические методы. Теоретические методы исследования основывались на анализе соответствующих математических моделей. Научная новизна работы

Новую научную информацию представляют следующие результаты: 1. Получено точное решение системы уравнений для пространственной и временной зависимости населенностей трехуровневой насыщаемой системы, в случае постоянного во времени импульса накачки, и приближенное решение - для импульсов произвольной временной формы.

2. На основе этих решений исследована эволюция теплового поля и установлена связь между искажениями пространственной формы инициированных тепловых и концентрационных структур и интенсивностью и длительностью излучения накачки.

5. Рассмотрена возможность записи в трехуровневых средах тонких неста-, ционарных тепловых (фазовых) и концентрационных (амплитудных) голо-графических решеток. Исследована динамика пространственного профиля решетки при ее записи/деструкции, и кинетика сигналов дифракционной эффективности голограмм в различные порядки дифракции при разных интен-сивностях и длительностях накачки и различном пространственном периоде решетки.

6. Исследовано влияние нелинейных эффектов, таких как нелинейное насыщение поглощения и нелинейная теплопроводность, на динамику населенно-стей, эволюцию теплового поля, и дифракционные сигналы. Практическая ценность работы заключается в следующем:

2. Метод голографирования плоской волны может быть с успехом использован для исследования различных молекулярных процессов: безызлучательных переходов, триплет-триплетной аннигиляции, изучении свойств биомолекул и т.д. Базу подобного метода составляет выявленная связь динамики профиля тонких нестационарных тепловых и концентрационных решеток и кинетики сигналов дифракционной эффективности голограмм с молекулярными процессами, протекающими в системе.

3. Предложено использовать тепловые и концентрационные (триплетные) решетки в качестве системы, управляющей световым лучом в оптических коммутаторах и устройствах оптической электроники. Основой чему служат выявленные зависимости ДЭГ, позволяющие производить запись решетки за время менее 1 мкс, стирание - за 2-3 мкс, и в широких пределах регулировать время жизни голограммы.

На защиту выносятся следующие положения;

1. В среде с трехуровневыми насыщаемыми фотохромными центрами профиль концентрационного и теплового отклика не повторяет пространственного распределения интенсивности в луче накачки, причем искажения профиля инициированных структур нарастают с увеличением интенсивности и длительности импульса накачки.

2. Анализ времяразрешенных сигналов дифракции пробного пучка на осе-симметричной или решетчатой структуре позволяет получать информацию об ее пространственном профиле и динамике этого профиля.

3. Динамика сигналов фототермического отклика в полимерных пленках и растворах, содержащих молекулы красителей ксантеновой группы, значительным образом зависит от интенсивности излучения накачки, вида фотохрома, агрегатного состояния и вида молекул окружения, и достаточно хорошо согласуется с теоретическими моделями, развитыми в данной работе.

4. Основные характеристики топографических решеток записанных в трехуровневой среде, дифракционная эффективность, особенности динамики и время жизни решетки можно изменять в широких пределах, изменяя интенсивность и длительность импульса накачки, период записываемой структуры и выбирая тип решетки (синглетная, трип летная или тепловая). Публикации

Основные результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах [74,139,151,156-163] и две рукописи находятся в печати [138,164]. Апробация работы

Основные результаты диссертации обсуждались на Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотех-нологии» г. Кисловодск, октябрь 2002 г., на III Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2003», г. Санкт-Петербург, октябрь 2003 г., на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2004», г. Москва, апрель 2004 г., на Третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2004», г. Санкт - Петербург, октябрь 2004 г., на IX Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-9, г. Красноярск, март 2003 г., на X Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых ВНКСФ-10, г. Москва, март 2004 г., на III съезде биофизиков России, г. Воронеж, июнь 2004 г., на региональных научно-практических конференциях, г. Оренбург, в 2002, 2003, 2004 годах.

Автор с 2001 по 2004 годы включен в состав исполнителей научных исследований по темам, зарегистрированным в Минобразования РФ, близким к тематике данной работы. Одна из этих тем была поддержана грантом РФФИ-Урал № 02-03-96467, и некоторые результаты представленные в данной работе вошли также в итоговый отчет по указанному гранту. Часть результатов диссертационного исследования представлялась на конкурс РФФИ для молодых ученых, аспирантов и студентов, исполнителей грантов 2002 г., на конкурс научных проектов аспирантов Министерства образования РФ 2003 г., а также на конкурс научных и научно-практических работ администрации Оренбургской области 2004 г. (работа получила диплом лауреата конкурса).

Гпава 1. Мониторинг молекулярных процессов в конденсированных системах

Заключение диссертации по теме "Лазерная физика"

Основные результаты и выводы

1. Впервые разработана теоретическая модель, корректно учитывающая фи-зичские процессы, имеющие место при перераспределении населенностей фотохромных молекул в насыщаемой трехуровневой системе под воздействием оптического излучения. Данная модель позволяет описывать пространственное распределение фотохрома на любом из выбранных уровней и определять профиль и динамику инициированного излучением теплового поля. В рамках подобного подхода удалось выявить основные механизмы, приводящие к искажению профиля записываемой структуры.

2. Предложено для мониторинга молекулярных процессов использовать методы фототермической спектроскопии, и установлена взаимосвязь между поведением фототермического отклика и процессами возбуждения/дезактивации молекул фотохрома. Наибольшие преимущества фототермического отклика проявляются при исследовании пространственных характеристик записанной структуры и динамики искажений профиля в процессе записи/релаксации структуры. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают корректность выбранной теоретической модели и позволяют определять профиль и динамику тепловых структур в системе.

3. Аналогичная теоретическая модель применена к задаче записи амплитудных (концентрационных) и фазовых (тепловых) голографических решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров. На ее основе рассмотрена динамика профиля штриха и его искажения в процессе записи и релаксации решетки. Получено выражение для вычисления дифракционной эффективности голограммы и исследовано влияние искажений профиля решетки на динамику сигнала дифракционной эффективности.

4. Предложено использовать образцы с внедренными в них трехуровневыми насыщаемыми центрами в качестве сред для записи нестационарных голографических решеток. Их преимуществом является возможность изменять в широких пределах время жизни решетки и ее дифракционную эффективность, изменяя режимы записи голограммы.

5. Рассмотрено влияние процессов бугеровского поглощения излучения в системе и нелинейных процессов насыщения и просветления образца на амплитуду и динамику дифракционной эффективности голограмм. Определен диапазон интенсивности накачки и времени записи структуры, в котором записываемый профиль решетки линеен профилю интенсивности накачки.

Выражаю огромную признательность моему научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору М.Г. Кучеренко за большую помощь, внимание к работе и предоставленную возможность ее написания. я также признателен кандидату физико-математических наук, доценту С.Н. Пашкевичу за ценные советы и консультации касающиеся экспериментальной работы, и всем моим коллегам по кафедре радиофизики и электроники и институту микро- и нанотехнологий за большое количество полезных советов и плодотворные дискуссии.

144

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Русинов, Александр Петрович, Оренбург

1. Кучеренко М.Г. Кинетика нелинейных фотопроцессов в конденсированных молекулярных системах. Оренбург: Оренбургский государственный университет, 1997. - 365 с.

2. Люминесцентный анализ. / Под ред. М.А. Константиновой-Шлейзингер. -М.: Гл. изд-во физ.-мат. лит., 1961. 399 с.

3. Сверхчувствительная лазерная спектроскопия /Под ред. Д.Клайджера. -М.: Мир, 1986.-519 с.

4. Пентин Ю.А., Вилков JI.B. Физические методы исследования в химии. -М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003. 683 с.

5. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-496 с.

6. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Оптические методы исследования молекулярных систем. 4.1. Молекулярная люминесценция. М.: Изд-во МГУ, 1994.-320 с.

7. Кучеренко М.Г., Сидоров А.В. Кинетика статической аннигиляции квазичастиц в полидисперсной наноструктуре. // Вестник Оренбургск. гос. унта, 2003. №2. - С.51-57.

8. Аристов А.В., Ковалева И.В. Спектроскопические и поляризационные исследования особенностей сорбции родамина 6Ж в пористых стеклах.// Опт. и спектр., 1991. Т. 70. - № 5. - С. 1025-1029.

9. Кучеренко М.Г. Кинетика статического нелинейного самотушения люминесценции в коллоидных системах. // Коллоидный журнал, 1998. Т.60. -№3. - С.398-406.

10. Ю.Домнина Н.А., Салецкий A.M. Поляризованная люминесценция молекул эритрозина, адсорбированных на структуре полупроводник-диэлектрик. // Опт. и спектр., 2003. Т. 95. -№ 1. - С. 48-51.

11. П.Егерев С.В., Лямшев JI.M., Пученков О.В. Лазерная динамическая оптоа-кустическая диагностика конденсированных сред. // УФН, 1990. Т. 160. - № 9. - С. 111-154.

12. Степанов Е.В., Миляев В.А., Селиванов Ю.Г. Лазерная оптомолекулярная медицинская диагностика. // УФН, 2000. Т. 170. - № 4. - С. 458-74.

13. Лукьянов А.Ю., Новиков М.А., Владыкин Г.Б., Яшин Я.И. Применение фазового метода фототермической спектроскопии в жидкостной хроматографии. // Опт. и спектр., 1995. Т. 79. - №2. - С 348-350.

14. Новиков М.А. Препринт № 236 ИПФ АН СССР. 1989.

15. Лукьянов А.Ю., Новиков М.А. Сравнение чувствительности термолизнзо-вого и фазового (интерфереционного) методов фототермической спектроскопии. // ЖТФ, 2000. Т. 70. - №11. - С 99-104.

16. Бражник П.К., Новиков М.А. О предельной чувствительности лазерных оптических методов фототермической спектроскопии. // Опт. и спектр., 1991. Т. 70. - №2. - С. 453-458.

17. Jackson W.B., Amer N.M., Boccara А.С., Fournier D. // Appl. Opt., 1981. -Vol. 90. № 8. - P.1333-1344.

18. Миргородский В.И., Новичихин E.B., Носырев В.М., Сабликов В.А. Применение эффекта «миража» для измерения температуропроводности твердых тел. // ЖТФ, 1994.- Т. 64. №2. - С. 174-179.

19. Глазов А.Л., Муратиков К.Л. Фотодефлекционный и интерферометриче-ский методы регистрации сигналов в термоволновой микроскопии и спектроскопии.//ЖТФ, 1991.-Т. 61.-№11.-С. 187-196.

20. Глазов А.Л., Муратиков К.Л. Расчет фотодефлекционного сигнала в рамках волновой оптики. // ЖТФ, 1993. Т.63. - №4. - С. 160-166.

21. Глазов А.Л., Муратиков К.Л. Теория образования фотодефлекционного сигнала в рамках волновой оптики при лазерных термоволновых экспериментах с твердотельными объектами. Тангенциальная компонента. // ЖТФ, 1994. Т.64. - №1. - С. 118-127.

22. Proskurin M.A., Tokeshi M., Slyadnev M.N., Kitamori T. Optimisation of the optical-scheme design for photothermal-lens microscopy in microchips. // Ana-lytycal Sciences, 2001. Vol. 17. - № 4. Special Issue. - P.s454-s457.

23. Бражник П.К., Новиков M.A., Пушкин A.A. Метод поляризационного интерферометра в фототермической спектроскопии. // Опт. и спектр., 1990. -Т.68. -№3. С. 631-635.

24. Лукьянов А.Ю. О возможности увеличения пространственного разрешения фототермической микроскопии. // Письма в ЖТФ, 2000. Т.26. -№24. - С. 43-49.

25. Митюрич Г.С., Астахов П.В. Фотодефлекционная спектроскопия магнитных жидкостей. // ЖТФ, 1994. Т.64. - №12. - С. 2-8.

26. Муратиков К.Л., Глазов А.Л. Определение теплофизических характеристик и параметров трещин в керамиках лазерным фотодефлекционным методом. // ЖТФ, 2001. Т.71. - №6. - С. 110-115.

27. Проскурнин М.А., Орлова Н.В., Пихтарь А.В., Кузнецова В.В. Определение n-аминофенола в парацетамоле по реакции с резорцином при помощи термолинзовой спектрометрии. // Вестник моек, ун-та. Сер. 2. Химия, 2001.-Т.42. №1С. 30-32.

28. Проскурнин М.А., Курзин М.А., Черныш В.В. Применение дитизона для спектрофотометрического и термолинзового определения металлов в потоке. // Вестник моек, ун-та. Сер. 2. Химия, 2001. Т.42. - №2. - С. 116121.

29. A.G. Abroskin, T.V. Belyaeva, V.A. Filichkina, E.K. Ivanova, M.A. Proscurnin, V.M. Savostina, Yu.A. Barbalat. Thermal Lens Spectrometry In Trace Metal Analysis. // Analyst, 1992. V.l 17. - №12. - P.1957-1962.

30. Proskurnin М.А., Chernysh V.V., Kononets M.Yu., Pakhomova S.V., Kus-netsova V.V. The determination of parameters of analytical reactions by thermal lensing. // Analytical sciences, 2001. Vol. 17. Special Issue. - №4. -P.sl9-s22.

31. Proskurnin M.A., Orlova N.A., Fedyaev M.V., Samburova V.A., Kusnetsova V.V. Investigation of kinetic analytical systems by thermal lensing.// Analytical sciences, 2001. Vol. 17. Supplement. - P.il299-il302.

32. Proskurnin M.A., Chernysh V.V., Pakhomova S.V., Kononets M.Yu., Smirnova A.P., Nedosekin D.A. Determination of stability constants by thermal lensing spectrometry. // Analytical sciences, 2001. Vol. 17. Supplement. - P.il 169-i 1172.

33. Proskurnin M.A., Ivleva V.B., Ragozina N.Yu., Ivanova E.K. The use of Triton X-100 in thermal lensing of aqueous solutions. // Analytical sciences, 2000. -Vol. 16.- №4. P.397-401.

34. Проскурнин M.A., Волков M.E. Применение метода Фирордта в термолинзовой спектрометрии для определения компонентов двухкомпонент-ных смесей. // Вестник моек, ун-та. Сер. 2. Химия, 2000. Т.41. - №3. - С. 182-185.

35. Лукьянов А.Ю., Погорелко А.А. Фазовый (интерференционный) фототермический метод для раздельного измерения поверхностного и объемного поглощения. //ЖТФ, 2002. Т.72. - №5. - С 72-77.

36. Бражник П.К., Новиков М.А. О чувствительности интерференционного метода измерения поверхностного и объемного поглощения в фототермической спектроскопии. // Опт. и спектр., 1991. Т.71. - №3. - С. 502-505.

37. Лукьянов А.Ю., Тюкаев Р.В., Погорелко А.А. и др. Количественные измерения оптического поглощения ZnS-CVD с помощью фазового фототермического метода. // Опт. и спектр., 2003. Т. 94. - № 1. - С. 25-31.

38. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения: Молекулярная люминесценция. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 272 с.

39. Мак-Глинн С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная люминесценция триплетного состояния. Пер. с англ. М.: Мир, 1994. - 320 с.

40. Гастилович Е.А. Электронно-колебательные взаимодействия в возбужденных электронных состояниях сложных молекул. // УФН, 1991. Т. 161. - № 7. - С. 83-132.

41. Литке С.В., Мезенцева Т.В., Лялин Г.Н., Ершов А.Ю. Спектроскопия и фотофизика хлоробиспиридильных комплексов рутения(П) с пиридиновыми лигандами. // Опт. и спектр., 2003. Т. 95. - № 6. - С. 980-987.

42. Клочков В.П., Корсакова Е.Г. Пути дезактивации возбужденных молекул 1,4-дифенилбутадиена. // Опт. и спектр., 1989. Т. 67. - № 1. - С. 110-114.

43. Афанасьева Н.В., Борисова Т.И., Иванова В.Н., Лукашина В.А. и др. Диэлектрическая релаксация в полимерах и сополимерах метакрилатов и ме-талкриламидов с хромофорными группами в боковых цепях. // ФТТ, 2003. -Т. 45.-№5.-С. 936-942.

44. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука. 1988. - 336 с.

45. Кецле Г.А., Лёвшин Л.В., Летута С.Н. Изучение фотопроцессов в молекулах люминофоров при ступенчатом двухфотонном возбуждении. // Опт. и спектр., 1990. Т. 68. - № 2. - С. 344-348.

46. Сизых А.Г., Тараканова Е.А. Фотоиндуцированные процессы в твердых полимерных растворах красителей в интерференционном поле лазерного излучения // Квантовая электроника, 1998. Т. 25. - №12. - С. 1126-1130.

47. Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. Л.: Наука, 1967. - 616 с.

48. Артамонова Н.Д., Платоненко В.Т., Хохлов Р.В. Об управлении химическими реакциями путем резонансного фотовоздействия на молекулы. // ЖЭТФ, 1970. Т. 58. - № 6(6). - С. 2196-2201.

49. Дозоров А.А., Кудрин Л.П., Новиков В.М. О сечении диссоциации при столкновении медленных возбужденных молекул. // ЖЭТФ, 1970. Т. 58. -№6(6).-С. 1956-1958.

50. Андреев А.Г., Лозовая Т.В., Потапов А.В., Салецкий A.M. Перенос энергии электронного возбуждения между молекулами красителей в структурированных растворах Н20 и D20. // Опт. и спектр., 2003. Т. 94. - № 1. -С. 20-24.

51. Кучеренко М.Г. Исследование процессов аннигиляции метастабильных электронных возбуждений в многокомпонентных молекулярных системах. / Дисс. на соиск. уч. ст. кандидата наук. Караганда, 1987. - 158 с.

52. Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения. Ермолаев B.JL, Бодунов Е.Н., Свешникова Е.Б., Шахвердов Т.А. Л.: Наука, 1977. -311 с.

53. Богданов В.Л., Клочков В.П., Корсакова Е.Г. Перенос энергии и дезактивация возбужденных состояний бифлуорофоров. // Опт. и спектр., 1991. -Т. 71.-№5.-С. 798-803.

54. Иванченко А.Г., Разумов В.Ф., Алфимов М.В. Перенос энергии электронного возбуждения от 3,3'-диоктадецилоксакарбоцианинперхлората к родамину С в водно-мицеллярных растворах тритоуа Х-100. // Опт. и спектр., 1989.-Т. 67.-№6.-С. 1280-1285.

55. Кожушнер М.А. Теория резонансной передачи энергии возбуждения между примесями в твердом теле. // ЖЭТФ, 1969, Т. 56, - № 6, С. 1940-1951.

56. Кучеренко М.Г. Процессы с участием электронно-возбужденных молекул. Оренбург: ОГУ, 2000. - 60 с.

57. Данилов О.Б., Белоусова И.М., Мак А.А., Белоусов В.П. и др. Исследования генерации синглетного кислорода с помощью оптически возбужденных фуллеренов и фулереноподобных наночастиц. // Опт. и спектр., 2003. -Т. 95.-№6.-С. 891-901.

58. Нагибарова И.А., Нагибаров В.Р. Обменно-фононый механизм миграции энергии в твердых телах. // ЖЭТФ, 1968. Т. 55. - № 4(10). - С. 12771287.

59. Горбацевич С.К., Рубанов А.С., Толстик А.Л. Фазовый отклик молекулярных сред на основе комплексов с переносом энергии электронного возбуждения. // Опт. и спектр., 1999. Т. 87. - №5. - С. 813-817.

60. Винецкий B.JI., Калнинь Ю.Х., Котомин Е.А., Овчинников А.А. Радиаци-онно-стимулированная агрегатизация дефектов Френкеля в твердых телах. //УФН, 1990.-Т. 160.-№ 10.-С. 1-33.

61. Селина Н.В., Тумаев Е.Н. Миграционный перенос энергии электронного возбуждения в активированных твердых телах. // Опт. и спектр., 2002. Т. 92.-№5.-С. 761-765.

62. Левшин JI.B., Салецкий A.M. Спектрально-люминесцентные проявления ассоциации разнородных ионов красителей в водно-мицеллярных системах.//Опт. и спектр., 1991.-Т. 70. -№ 3. С. 110-116.

63. Меркель В.А., Штокман М.И.// Препринт № 354. Новосибирск. ИАиЭ СО АН СССР. 1987.

64. Меркель В.А., Штокман М.И. Нелинейные фотопроцессы в бихромофо-рах. I. Двухфотонное и кооперативное возбуждение и нелинейное тушение.//Опт. и спектр., 1988.-Т. 65.-№6. -С. 1231-1237.

65. Меркель В.А., Штокман М.И. Нелинейные фотопроцессы в бихромофо-рах. II. Коррелированные флуктуации заселенностей и интенсивности флуоресценции. // Опт. и спектр., 1988. Т. 65. - № 6. - С. 1258-1262.

66. Меркель В.А., Штокман М.И. Кинетика двухквантового сенсибилизированного возбуждения в синглетном и синглет-триплетном каналах. // Опт. и спектр., 1989.-Т. 67.-№1.-С. 115-121.

67. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Оптическая запись нестационарных пространственных структур в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Квантовая электроника, 2004. Т. 34 - №8. - С. 779-784.

68. Медведев Э.С. Неэкспоненциальное затухание флуоресценции многоатомных молекул. // УФН, 1991. Т. 161. - № 1. - С. 31-70.

69. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985. - 351 с.

70. Бутиков Е.И. Оптика. М.: Высшая школа, 1986. - 512 с.

71. Несис Е.И. Методы математической физики. М.: Просвещение, 1977. -199 с.

72. Будак Б.М., Самарский А.А., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. Изд. 3. М.: Наука, 1980. - 688 с.

73. Тихонов А.Н, Самарский А.А. Уравнения математической физики. Изд. 5. -М.: Наука, 1977.-736 с.

74. Мартинсон Л.К., Малов Ю.И. Дифференциальные уравнения математической физики. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. - 368 с.

75. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1877. - 832 с.

76. Парфеньева Л.С., Смирнов И.А., Фокин А.В. и др. Рассеяние фононов на границах малых кристаллов, помещенных в диэлектрическую матрицу пористого стекла. // ФТТ, 2003. Т. 95. - №2. - С. 359-363.

77. Chen G. Ballistic-diffusive heat-conduction equations. // Physical review letters, 2001. Vol. 86. - № 11. - P. 2297-2300.

78. Шитов B.B., Москалев П.В. О природе фрактальной размерности в процессах тепломассопереноса в пористой среде. // Инженерная физика, 2002.- №2. С. 10-13.

79. Мешковский И.К. Композиционные оптические материалы на основе пористых матриц. СПб, 1998. - 332 с.

80. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2000. - 224 с.

81. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы. М.: Мир, 1980. - 342 с.

82. Платэ Н.А., Шибаев В.П. Гребнеобразные полимеры и жидкие кристаллы.- М.: Химия, 1980. 304 с.

83. Лахно В.Д. Кластеры в физике, химии, биологии. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. - 256 с.

84. Полянин А.Д., Зайцев В.Ф. Справочник по нелинейным уравнениям математической физики: Точные решения. -М.: Физматлит, 2002. 432 с.

85. Бартеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL. Ч. 3. М.: Диалог-МИФИ, 2001. - 368 с.93.3аварыкин В.М., Житомирский В.Г., Лапчик М.П. Численные методы. -М.: Просвещение, 1990. 176 с.

86. Фаронов В.В. Delphi 4. Учебный курс. М.: «Нолидж», 1998. - 464 с.

87. Бондарев В.М., Рублинецкий В.И., Качко Е.Г. Основы программирования. Харьков: Фолио, 1998. - 368 с.

88. Борн М., Вольф Основы оптики. М.: Наука, 1973. - 719 с.

89. Оптическая голография: Пер.с англ. / Под ред. Г. Колфилда. М.: Мир, 1982.-Т.1 -376 с.

90. Зельдович Б.Я., Шкунов В.В., Яковлева Т.В. Голограммы спекл-полей. // Успехи физических наук, 1986. Т. 149. - №3. - С. 511-549.

91. Зейликович И.С., Ляликов A.M. Голографические методы регулировки чувствительности интерференционных измерений при диагностике прозрачных сред.//УФН, 1991.-Т. 161.-№ 1.-С. 143-164.

92. Maniloff E.S., Johnson К.М. Dynamic holographic interconnects using static holograms. // Optical Engineering, 1990. V. 29. - №3. - P. 225-229.

93. Данилов О.Б., Сидоров А.И. Управляемые дифракционные оптические элементы с пленкой диоксида ванадия. // ЖТФ, 1999. Т. 69. - №11. - С. 91-96.

94. Оптическая голография: Пер.с англ. / Под ред. Г. Колфилда. М.: Мир, 1982.-Т.2-736 с.

95. Смирнова Т.Н., Сахно О.В., Тихонов Е.А. Особенности динамического самовоздействия световых пучков при голографической записи в фотополимерах. // Опт. и спектр., 2002. Т. 93. - № 4. - С. 674-680.

96. Стаселько И.Д., Кессель С.В. Динамические голограммы и оптическое ограничение: асимметричные двухволновые взаимодействия. // Опт. и спектр., 2004. Т. 96. - № 2. - С. 197-202.

97. Франсон М. Голография. Пер. с франц. М.: Мир, 1972. - 246 с.

98. Тихонов Е.А., Безродный В.И., Смирнова Т.Н., Сахно О.В. Дисперсионные резонаторы с объемными голографическими решетками. // Квантовая электроника, 2001. Т. 31. - №3. - С. 227-230.

99. Ю8.Уиньон М. Знакомство с голографией. Пер. с англ. М.: Мир, 1980. -191 с.

100. Миллер М. Голография: Пер. с чеш. Л.: Машиностроение, 1979. - 207 с.

101. Винецкий В.Л., Кухтарев Н.В. Динамческая голография. Киев, 1983. -128 с.

102. Ш.Фитьо В.М., Смирнова Т.Н. Влияние нелинейности отклика регистрирующих сред на свойства толстых фазовых голограмм. // Опт. и спектр., 2003. Т. 95. -№ 3. - С. 512-519.

103. Kogelnik Н. Coupled wave theory for thick hologram gratings. // Bell Syst. Tech. J., 1969. V. 48. - P. 2909-2947.

104. Андреева О. В., Беспалов В. Г., Васильев В. Н. и др. Исследование спектральной селективности объемных голограмм с помощью импульсного излучения фемтосекундной длительности. // Опт. и спектр., 2004. Т. 96. - № 2. - С. 190-196.

105. Ивахник В.В. Динамические голограммы в средах с керровской и тепловой нелинейностями и на обратимых фотохромных материалах. Самара: СамГУ, 2001.-98 с.

106. Какичашвили Ш.Д, Килосанидзе Б.Н. К теории поляризационной голографии в трехмерной фотоанизотропной среде. // Опт. и спектр., 1988. Т. 65.-№2.-С. 409-414.

107. Перов А.Н. Молекулярные релаксации и дифракционная эффективность динамических голограмм в четырехуровневых жидкостях. // Опт. и спектр, 1989.-Т. 66.-№1.-С. 195-199.

108. Кучеренко М.Г, Кецле Г.А. Дифракция света на решетке из аннигилирующих возбужденных центров. // Опт. и спектр, 1998. Т. 85. - №2. - С. 65-272.

109. Кучеренко М.Г. Голографическая запись в системе аннигилирующих центров. Релаксация и подавление флуктуаций пропускания динамических решеток. // Журнал научной и прикладной фотографии, 1998. Т. 43.- №5. С. 66-78.

110. Пяйт А.Л. Моделирование процессов формирования и релаксации фазовых голограмм в растворах фуллеренов. Проблемы когерентной и нелинейной оптики: Сборник статей./ Под ред. И.П. Гурова и С.А. Козлова. -СПб: СПб ГИТМО, 2000. 278 с.

111. Пяйт А.Л. Моделирование записи амплитудно-фазовых голограмм в растворах фуллерена. Проблемы когерентной и нелинейной оптики: Сборник статей./ Под ред. И.П. Гурова и С.А. Козлова. СПб: СПбГИТМО, 2002. -248 с.

112. Панасюк Л.М, Настас A.M. Изменение параметров луночной деформации при регистрации голограмм плоского волнового фронта. // Опт. и спектр, 2000. -Т. 88. № 2. - С. 347-349.

113. Настас A.M. Исследование дифракционной эффективности и светорас-сеивающей способности голограммных фототермопластических решеток. // Опт. и спектр, 2003. Т. 95. - № 6. - С. 1018-1022.

114. Ивахник В.В, Никонов В.И. Дифракционная эффективность динамической голограммы в обратимой фотохромной среде с учетом диффузии фо-тохромных частиц. // Опт. и спектр, 2003. Т. 94. - № 1- С. 134-138.

115. Андреева О.В, Беспалов В.Г, Пяйт A.JI. и др. Запись динамических голограмм нано- и пикосекундными лазерными импульсами в твердотельных фулеренсодержащих матрицах. // Опт. и спектр, 2004. Т. 96. - № 2. -С. 181-189.

116. Белоус В.М, Мандель В.Е, Попов А.Ю, Тюрин А.В. Определение амплитудной и фазовой модуляций в процессе трехмерной голографической записи. // Опт. и спектр, 1994. -Т. 76. -№ 1. -С. 105-109.

117. Хасанов О.Х, Смирнова Т.В. Запись и считывание резонансных динамических голограмм в режиме самодифракции в трехуровневых оптически плотных средах. // Опт. и спектр, 1994. Т. 76. - № 3. - С. 489-493.

118. Попов А.П., Седунов Ю.Н., Вениаминов А.В. Аподизация объемных голограмм за счет диффузии органических молекул в полимере. // Опт. и спектр., 1991. Т. 71. - № 3. - С. 507-508.

119. Грицай Ю.В., Могильный В.В. Динамические фазовые голограммы в ан-траценсодержащих полимерных слоях в условиях интенсивной диффузии. // Опт. и спектр., 2003. Т. 95. - № 3. - С. 520-525.

120. Kucherenko M.G. Relaxation of holographic record in the system with annihilating centers. // Proc. SPIE Holographic and Diffractive Techniques. Ed.: G.J.Dausmann. 1996. V. 2951. - P. 80-90.

121. Kucherenko M.G., Ketsle G.A., Ketsle E.G. Application holography to measuring static annihilation of excited centers. // Proc. SPIE Nonlinear Spectroscopy and Ultrafast Phenomena. Eds.: V.V.Shuvalov, A.M.Zheltikov. 1996. V. 2797. - P.63-68.

122. Кучеренко М.Г. Подавление флуктуаций пропускания динамических решеток при аннигиляции возбужденных фотохромных центров. // Опт. и спектр., 1998.-Т. 85.-№1.-С. 130-136.

123. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Запись и распад нестационарных решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Опт. и спектр., 2004. -Т. 97.-№6.-С. 1020-1027.

124. Микаэлян А.Л., Никанорова Е.А., Салахутдинов В.К. Динамика дифракционной эффективности периодически регенерируемых голограмм в бак-териородопсине. // Квантовая электроника, 1994. Т. 21. - №8. - С.781-784.

125. Всеволодов Н.Н., Корчемская Е.Я., Соскин М.С. Исследование процесса светоадаптации молекул бактериородопсина голографическим методом. // Биофизика, 1996. Т. 41. - №2. - С. 329-333.

126. Кожевников Н.М., Королев А.Е. Связь голографических и спектроскопических характеристик реверсивных фоточувствительных сред, содержащих бактериородопсин. // Опт. и спектр., 2002. Т. 93. - № 4. - С. 681685.

127. Франк-Каменецкий М.Д., Аншелевич В.В., Лукашин А.В. Полиэлектролитная модель ДНК. // УФН, 1987. Т. 151. - № 4. - С. 595-618.

128. Покровский В.Н. Динамика слабо связанных линейных макромолекул.// УФН, 1992. Т. 162. - № 5. - С. 87-121.

129. Козлов Г.В., Новиков В.У. Кластерная модель аморфного состояния полимеров. // УФН, 2001. Т. 171. - № 7. - С. 717-764.

130. Крупянский Ю.Ф., Гольданский В.И. Динамические свойства и энергетический ландшафт простых глобулярных белков. // УФН, 2002. Т. 172. -№ 11.-С. 1247-1269.

131. Гросберг А.Ю. Неупорядоченные полимеры. // УФН, 1997. Т. 167. - № 2.-С. 129-166.

132. Савин А.В., Маневич Л.И., Христиансен П.Л., Золотарюк А.В. Нелинейная динамика зигзагообразных молекулярных цепей. // УФН, 1999. Т. 169. -№3.~ С. 255-270.

133. Покровский В.Н. Низкочастотная динамика разбавленных растворов линейных полимеров. // УФН, 1994. Т. 164. - № 4. - С. 397-414.

134. Летута С.Н., Кецле Г.А., Левшин Л.В., Никиян А.Н., Давыдова O.K. Изучение взаимодействия родамина 6Ж с ДНК методами спектрофотометрии и зондовой микроскопии. // Опт. и спектр., 2002. Т. 93. - № 6. - С. 916919.

135. Хескин Д. Sound Blaster. М.: ЮНИТИ, 1996. - 294 с.

136. Грызлов В .И. Грызлова Т.П. Турбо Паскаль 7.0. М.:ДМК, 1998. - 400 с.

137. Физические величины: Справочник. / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мелихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

138. Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Дифракция зондирующего луча на нестационарных тепловых структурах в системах с насыщаемыми трехуровневыми центрами. // Вестник ОГУ, 2004. №5. - С. 128-134.

139. Русинов А.П. Исследование молекулярных процессов методами фототермической спектроскопии. // Сборник материалов региональной научнопрактической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. -Оренбург: ОГУ, 2002. С. 101-102.

140. Русинов А.П. Моделирование тепловых полей и сигналов фототермического отклика. // Тезисы докладов Международной научной конференции. Кисловодск, 13-18 октября 2002. Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. -С.235-237.

141. Русинов А.П. Запись тепловых структур в системе насыщаемых трехуровневых центров. // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. -Оренбург: ОГУ, 2003. С.35-36.

142. Русинов А.П. Дифракционная эффективность голограмм записанных в системе трехуровневых центров. // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2 часть. Оренбург: ОГУ, 2004. - С.35-36.