Особые свойства спонтанного и вынужденного излучения производных нафталимида тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

т* ОЛ

ЗЭДИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМ1-1Я НАУК БЕЛАРУСИ - й {^^ПКЗТИТУТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ И АТОМНОЙ ФИЗИКИ

УДК 535.37

ШАККАХ Гази Хусейн

ОСОБЫЕ СВОЙСТВА СПОНТАННОГО И ВЫНУЖДЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ НАФТАЛИМИДА

01.04.05-0птпка

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Минск -1998

Работа выполнена в Институте молекулярной и атомной физики НАН Беларуси

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

профессор Грузинский В.В

кандидат физико-математических наук Кухто A.B.

Официальные оппоненты: член-корреспондент HAH Беларуси, профессор,

доктор физико-математических наук Толкачев В.А. кандидат физико-математических наук, доцент Сеток М.А. Оппонирующая организация - Гродненский государственный университет

им. Я. Купалы

Защита состоится "2У" ^¿^ГрЯ. 1998 г. в // —6 часов на заседании совета nö защите диссертаций Д 01.01.01 при Институте молекулярной и атомной физики HAH Беларуси (220072, г. Минск, пр. Ф.Скоршш, 70, тел. 284-17-25).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института молекулярной и атомной физики НАН Беларуси.

Автореферат разослан "29" н-с-арз^ \ 998 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций,

кандидат физ.-мат.наук

В.А. Кузьмицкий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производные нафталимида - один из уникальных классов органических соединений. Они являются эффективными преобразователями световой энергии, фотостойкими активными средами лазеров для синей и зеленой областей спектра. Круг их практических применений чрезвычайно широк: люминофоры, отбеливатели различных материалов, красители, флуоресцентные метки, противоопухолевые средства и т.д. Нафталимиды интенсивно изучаются учеными разных стран. Они обладают уникальными спектроскопическими свойствами, в частности, сильной зависимостью квантовых выходов флуоресценции и положения спектров от вида растворителя, влиянием заместителей на спектральные свойства, и др. Производные нафталимида могут быть информативными модельными системами для изучения влияния внутри- и межмолекулярных взаимодействий на процесс формирования электронных состояний различной орбитальной природы и мультиплетности, ответственных за спектральные свойства молекул.

Несмотря на то, что нафталимиды исследуются достаточно давно, механизм преобразования ими энергии возбуждения полностью не выяснен. Кроме того, высокая фотостойкость этих соединений делает их перспективными для применения в лазерной физике и в устройствах микроэлектроники.

Связь работы с научными программами и темами. Отдельные этапы работы выполнялись в рамках темы Академии наук и Минобразования Беларуси "Исследование механизмов спонтанного и вынужденного излучения в парах, растворах и молекулярных кристаллах при возбуждении световыми и электронными пучками", 1996-2000 гг., № ГР 19963280 (Фбтон-06).

Цель диссертационной работы и задачи исследования. Цель работы состояла в установлении основных механизмов преобразования световой и электрической энергии возбуждения производными нафталимида в растворах и твердых тонких пленках. Для выполнения поставленной цели были решены следующие задачи:

Н изучены излучательные свойства (спектры и кинетика флуоресценции, влияние на них структуры молекул, действие различных растворителей) ряда производных нафталимида в растворах при их оптическом возбуждении,

В методом пикосекундной спектроскопии измерены спеюры и кинетика

усиления производных нафталимида, Н исследованы спектры эффективности генерации и выяснена их природа, Я получена генерация лазерного излучения на новых активных средах -морфолинопроизводных нафталимида,

■ показана принципиальная возможность электролюминесценции твердых тонких пленок производных нафталимида при пропускании через них электрического тока и исследованы их электролюминесцентные свойства. Объектами исследования являются люминесцирующие сложные органические соединения - производные нафталимида в жидкой и твердой фазах. Особое внимание уделялось 4-морфолинопроизводным нафталимида. Большая часть нафталимидов исследуется впервые.

Методология и методы исследования. В работе использовались спектральные, люминесцентные, пикосекундные кинетические и генерационные методы исследования. Научная новизна и значимость. Впервые:

• установлено, что морфолинопроизводные нафталимида способны быть эффективными преобразователями световой энергии (флуоресцировать с высоким квантовым выходом и генерировать лазерное излучение),

• показано, что у ряда производных нафталимида в полярных протонных растворителях при поглощении света формируется состояние с переносом заряда и непланарной конфигурацией,

• получена электролюминесценция производных нафталимида. Практическая значимость.

• результаты исследований электролюминесценции нафталимидов необходимы при разработке эффективных светоизлучающих и других устройств,

• результаты исследований генерации растворов производных нафталимида полезны при разработке новых активных сред лазеров с большим ресурсом работы,

• результаты исследования взаимосвязи величины квантового выхода флуоресценции и положения максимума спектра флуоресценции производных нафталимида с диэлектрической проницаемостью растворителя указывают на перспективность их применения в качестве полевого зонда.

Защищаемые положения:

Морфолинопроизводные нафталимида являются новым классом активных сред лазеров на растворах органических соединений для генерации света в сине-зеленой области спектра, отличающихся повышенной фото стойкостью.

2. Фотоиндуцированный внутримолекулярный перенос заряда с изменением планарности молекул в морфолинопроизводных нафталимида осуществляется в протонодонорных полярных средах в результате образования межмолекулярной водородной связи с молекулами растворителя.

3. Производные нафталимида способны к электролюминесценции в аморфных тонкопленочных многослойных структурах из органических соединений.

Лпчпый вклад соискателя и вклад соавторов. Изложенные в диссертации результаты отражают личный вклад автора диссертации. Соискателю принадлежит проведение спектральных, кинетических и генерационных исследований, люминесцентных измерений растворов и тонких пленок производных нафталимида, обсуждение полученных результатов. Научным руководителем канд.физ.-мат.наук A.B. Кухто осуществлялось общее руководство работой. Задачи исследований спектрально-люминесцентных и генерационных характеристик поставлены проф. В.В. Грузинским и канд.физ.-мат.наук A.B. Кухто. Э.Э. Колесник и С.А. Тихомиров оказывали помощь при проведении измерений.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 3-ей международной конференции "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул", г. Томск, 1997 г.; 3-ей Международной конференции "Проблемы лазерной физики и спектроскопии", г. Гродно, 1997 г.; 5-ой Международной конференции по методам и применению флуоресцентной спектроскопии, Берлин, 1997 г., 24-ом Европейском конгрессе по молекулярной спектроскопии, г. Прага, 1998 г., 5-ом конгрессе по современной оптике, г. Будапешт, 1998 г.

Опубликованпость результатов. Результаты диссертации опубликованы в 5 статьях в научных журналах и сборниках, 4 тезисах докладов. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 4 глав основного текста, выводов, списка использованных источников. Полный объем диссертации составляет 122 страницы, из них иллюстрации занимают 41 страницу, список использованных источников, включающий 164 наименования, - 13 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, научная новизна и практическая значимость, приведены защищаемые научные положения.

Первая глава носит обзорный характер. В ней кратко рассмотрены основные закономерности преобразования света органическими молекулами. Особое внимание уделено спектрально-люминесцентным свойствам органических молекул, роли окружения в их формировании, а также механизм генерации ими света и основные условия осуществления генерации излучения. Рассмотрены особенности возбуждения органических молекул электронами. Приводятся известные литературные данные об оптических свойствах производных нафталимида. Показан широкий диапазон практического применения нафталимидов, обусловленный их уникальными

оптическими свойствами, а также сравнительно малая изученность механизма преобразования ими энергии.

Во второй главе изложена методика эксперимента. В первом параграфе описана методика измерения спектрально-люминесцентных характеристик растворов нафталимидов. Спектры поглощения записывались на спектрофотометре Весктап иУ-5270, флуоресценции - БЕН 211А. Длительность флуоресценции исследуемых соединений измерялась на импульсном флуориметре Р11А-3000, работающем в режиме счета фотонов. Квантовый выход флуоресценции определялся относительно этанола, в качестве которого использован 3-аминофталимид, или путем вычисления излучательного времени жизни флуоресценции.

Во втором параграфе приводится краткое описание источников накачки и методика изучения свойств генерации, а также пикосекундного спектрометра для измерения мгновенных спектров усиления. В качестве источников накачки использовались импульсные лазеры наносекундного диапазона: лазер на сапфире с титаном, накачиваемый лазером на АИГ:Ш3+, и азотный лазер. Излучение сапфир-титанового лазера преобразовывалось во вторую гармонику и имело следующие параметры: диапазон перестройки -350-450 нм, ширина линии генерации в максимуме перестроечной кривой составляла менее 0,5 нм, максимальная мощность -120 кВт при длительности импульса 15 не, частота следования импульсов - до 50 Гц. Азотный лазер генерировал монохроматическое излучение на длине волны 337 нм мощностью 1 МВт при длительности импульса 5 не. Исследуемый лазер состоял из плоскопараллельной кварцевой кюветы толщиной 1 или 3 мм и неоптимизированного резонатора, образованного плоскими диэлектрическими широкополосными зеркалами. Средняя мощность генерации измерялась прибором ИМО-2Н, временные характеристики - с помощью осциллографа С8-14.

Исследования в пикосекундном временпом диапазоне проводились по методике возбуждения и зондирования с использованием автоматизированного пикосекундного спектрометра. Возбуждение образцов осуществлялось импульсами третьей гармоники неодимового лазера с длиной волны 352 нм и длительностью 3 пс, а зондирование - широкополосным континуумом в диапазоне 400-800 нм той же длительности. Спектры наведенного поглощения и усиления регистрировались с использованием оптического многоканального анализатора за 100 вспышек, а кинетика оптической плотности в узком спектральном интервале, выделяемом интерференционными фильтрами измерялась с помощью двухканального измерителя энергии, состыкованного с компьютером.

В третьем параграфе приводятся структурные формулы исследуемых соединений и их наименования. В работе исследованы следующие соединения: 4-морфолино-Г^-(н-гексилфенилено)-1,8-нафталимид (I), 4-

морфолшю-К-(н-бутилфенилено)-1,8-нафталимид (II), 4-морфолино-Ы-(о-толил)-1,8-нафталимвд (П1), 4-морфолино-К-(3-оксипропан)-1,8-нафталимид (IV), 4-бензш1амино-Ы-(н-нитрофенилено)-1,8-нафташшид (V), 4-(н-октиламино)-К-(н-гексилфенилено)-1,8-нафталимид (VI), 4-амино-М-(н-бутилфенилено)-1,8-нафталимид (VII), а также кумарин-120 и перилен. Большая часть нафталимидов исследуется впервые. Синтез и очистка нафталимидов были проведены Л.Я. Малкесом и Р.А. Минаковой, за что автор приносит им глубокую благодарность. В качестве растворителей использовались: этанол, толуол, циклогексанон, 1,2-дихлорэтан, диэтиловый эфир, К,М-диметилформамид, ацетонитрил, диметилсульфоксид и формамид. Все растворители были подвергнуты тщательной очистке.

В третьей главе изложены результаты исследований спектрально-люминесцентных свойств производных нафталимида. Первый параграф посвящен исследованию спектров поглощения, флуоресценции, ее квантового выхода и длительности растворов нафталимидов в этаноле, результаты которого представлены в табл.1.

Таблица 1.

Положение максимумов спектров поглощения 1погашх, флуоресценции V«, стоксов сдвиг АХст, квантовый выход у и длительность х флуоресценции нафталимидов в этаноле ___

соед M 3 мах ^чгогя > НМ 1 мах лфл ) нм Д?ч.-г, нм У 1, не RN

I 438 398, 253 542 144 0,07 0,7; 5,6 -СбНгСбНн

II 410 395 548 153 0,08 0,8; 5,6 -С6Н4-С4Н9

III 368 407,274 544 137 0,09 0,8; 5,3 -С6Н5-СН3

IV 336 398 546 148 0,01 0,7; 5,6 -(СН2)3ОН

V 423 442,283 530 88 0,63 7,9

VI 484 444 547 103 0,62 8,6

VII 344 436,272 538 102 0,55 8,9

Спектры поглощения содержат четыре интенсивные полосы, как и для ранее изученных нафталимидов. Самая коротковолновая полоса интерпретирована как полоса переноса заряда с нафталинового цикла на карбонильные группы, а полосы 255 и 280 нм связываются с нафталиновым ядром, т.к. сохраняются по положению для всех производных нафталимида. Длинноволновая полоса отнесена к переходу, обусловленному переносом заряда от атома азота в положении 4 на систему сопряженных карбонильных групп. Наибольший интерес представляют морфолинопроизводные. Ранее было показано, что они являются самыми фотостойкими из всех нафталимидов. Из табл. 1 видно, чгго для всех исследованных морфолинопроизводных спектрально-люминесцентные свойства значительно отличаются от свойств других нафталимидов. Квантовый выход и

длительность флуоресценции малы, ее затухание двухэкспоненциально. Спектры же флуоресценции более уширены и имеют больший стоксов сдвиг (до 153 нм).

Во втором параграфе рассмотрено влияние разных растворителей на спектрально-люминесцентные свойства нафталимидов. В связи с тем, что электронные полосы нафталимидов обусловлены переходами с внутримолекулярным переносом заряда, они сильно реагируют на универсальные и специфические взаимодействия с молекулами растворителя. При переходе от неполярного растворителя к полярному для всех соединений наблюдается сильный длинноволновый сдвиг (см. табл. 2). Большее влияние оказывается на спектры флуоресценции, чем поглощения. Это свидетельствует о том, что возбужденное состояние является более полярным, чем невозбужденное. Повышение полярности стабилизирует состояние с переносом заряда.

Таблица 2.

Спектрально-люминесцентные характеристики нафталимидов в различных

соеди нение раство ритель е л мах л ПОП! нм 1 мах Л, фд НМ ДЛст нм -с НС У

II 1 24,55 395 548 153 0,8; 5,6 0,08

4 4,2 383 507 124 8,8 0,34

5 2,38 386 496 110 8,3 0,58

6 36,71 395 542 147 1,2; 6,2 0,03

III 1 24,55 407 544 137 0,8; 8 0,09

2 18,3 400 520 120 0,3

3 10,37 399 510 111 0,66

4 4,2 386 498 112 8,1 0,72

5 2,38 391 492 101 0,59

6 36,71 412 542 130 0,7; 9,6 0,09

7 35,9 397 542 145 ЗД; 5,3 0,23

9 111 350 556 206 4,4

IV 1 24,55 398 546 148 0,7; 5,6 0,01

4 4,2 385 503 118 9,5 0,21

5 2,38 387 498 111 8,8 0,34

6 36,71 397 541 144 1,0; 2,3 0,03

8 46,5 403 555 152

9 111 405 557 152 0,4;4,4

Положение спектра флуоресценции в неполярном толуоле практически совпадает с положением спектра в замороженном этанольном растворе, где резко ограничена подвижность частей молекулы. Следует отметить, что в

неполярных растворителях длительность флуоресценции и ее квантовый выход на порядок выше, чем в неполярных, а затухание флуоресценции одноэкспоненциальное. Положение спектров поглощения и флуоресценции, ее длительность и квантовый выход зависят от величины показателя диэлектрической проницаемости е. Изменение е на единицу дает сдвиг спектра флуоресценции соединений III и IV на 25 см"1, что позволяет использовать их в качестве полевого зонда.

В третьем параграфе рассмотрена пикосекундная кинетика нестационарных спектров усиления нафталимидов. Результаты измерений представлены на рис.1 и в табл. 3. Видно, что спектры усиления раствора соединения Ш этаноле спектры усиления различаются в разные моменты времени, в отличие от растворов в толуоле и ацетонитриле. Полученные результаты можно интерпретировать следующим образом. В неполярном толуоле (рис. 1, а) формирование спектров усиления происходит при участии компланарной конфигурации возбужденных молекул. Аналогичная ситуация реализуется в апротонном ацетонитриле (рис. 1, в), где также не наблюдается изменения спектров усиления в пикосекундпом диапазоне времен как по форме, так и по положению. Наконец, в протонодонорном полярном этаноле, где возможно образование межмолекулярной водородной связи между водородом этанола и аминогруппой нафталимида, можно предположить проявление так называемого TICT-состояния (состояния с внутримолекулярным переносом заряда и непланарной конфигурацией) в

т

■400 SO О

бОО

А., гам

Рис. 1. Спектры усиления и наведенного поглощения соединения III в толуоле (а), этаноле (б), ДМФ(в) и ацетонитриле (г) через 3 пс (1) и 100 пс (2) после импульса возбуждения.

Таблица 3

Фотофизические свойства: длины волн максимумов спектров поглощения Х1Пах1югл , флуоресценции Х^фп, усиления Я.гпахус, квантовые выходы у и длительность т флуоресценции исследованых производных наф-

В-во Растворитель Б л шах Л* пога> ^тах Л. фл> 1, У л шах Л уС,

[109] нм нм не нм

толуол 2,38 391 492 7,6 0,59 511

III этанол 24,55 407 544 0,8; 8,3 0,09 532 (574)

ацетонитрил 35,9 397 542 з,1;5,з 0,23 552

V этанол 24,55 442 530 7,9 0,63 537 (545)

VI этанол 24,55 444 547 8,6 0,62 537 (557)

спектрально-временной кинетике усиления (рис. 1, б), которое обнаружено в настоящее время для целого ряда молекул и интенсивно исследуется.

В четвертом параграфе представлены результаты обнаружения и исследования электролюминесценции производных нафталимида. В последние годы такие исследования являются объектом усиленного внимания ученых в связи с перспективой их широкого практического использования. Для исследований была создана многослойная элекгролюминесцентная ячейка, состоящая из прозрачного электрода (окись индия и олова), тонкой твердой пленки трифенилдиамина, пленки нафталимида и алюминиевого электрода, являющегося катодом. Оказалось, что производные нафталимида способны формировать высококачественные аморфные твердые тонкие пленки с высокой прозрачностью, однородностью и фотостойкостью. Их спектры поглощения и флуоресценции слабо сдвигаются при переходе от раствора к твердой фазе и слабо зависят от толщины пленки, что означает отсутствие заметной агрегации молекул, сохранение их в мономолекулярном виде. После приложения напряжения свыше 10 В наблюдалась интенсивная электролюминесценция нафталимида VI, спектр которой практически полностью совпадает со спектром фотолюминесценции. Зависимость интенсивности электролюминесценции от величины прикладываемого напряжения носит нелинейный характер: медленное нелинейное нарастание от порога до 10 В, линейная зависимость от 10 до 60 В, затем опять медленный нелинейный рост, переходящий в насыщение.

Четвертая глава посвящена исследованию особенностей вынужденного излучения производных нафталимида. В первом параграфе рассмотрена генерационная способность изучаемых соединений. Ранее были найдены высокостабильные и эффективные лазерные активные среды на основе этого класса соединений. Большой стоксов сдвиг обеспечивает малые потери на

перепоглощение из основного состояния, а сильная зависимость от растворителя позволяет менять длину волны генерации в широких пределах на одном соединении. Однако морфолинопроизводные, отличающиеся наибольшей фотостойкостыо, не генерировали. Используя неполярные растворители нами получена эффективная генерация всех морфолинопроизводных и других ранее не изученных соединений нафталимида.

Во втором параграфе рассмотрена зависимость эффективности генерации растворов производных нафталимида от длины волны накачки (так называемые спектры эфективности генерации). Ранее для растворов ПОПОП и сапфир-титановых лазеров была обнаружена специфическая зависимость, когда эффективность генерации достигала своего максимального значения не в максимуме спектра поглощения, а на его длинноволновом крыле. Было неясно, является ли это свойство общим для всех лазерных сред. Поэтому были изучены спектры эффективности генерации двух производных нафталимида, а также кумарина-120 и перилена, представленные на рис.2.

400

450

350

400 А,. нм

Рис. 2. Зависимость эффективности генерации от длины волны накачки (сплошные линии) относительно их спектров поглощения (штриховые линии) растворов нафталимида V (а), нафталимида VII (б), кумарина-120 (в) и перилена (г) в этаноле.

Из рис. 2 видно, что указанная выше закономерность наблюдается и для двух исследованных производных нафталимида,. а также для кумарина-120 и перилена. Меньшая интенсивность длинноволнового максимума перилена обусловлена сильным перекрыванием спектров поглощения и флуоресценции. Уменьшение эффективности генерации в длинноволновой области зависимости естественно объясняется уменьшением эффективности поглощения. Причиной падения эффективности ' генерации с коротковолновой стороны являются стоксовы потери, а также возможное перепоглощение излучения накачки в системе возбужденных синглетных и триплетных состояний. Проведенное теоретическое моделирование процессов генерации раствора ПОПОП в диоксане показало, что наведенное перепоглощение безусловно оказывает влияние на эффективность генерации, однако при достаточно высоких интенсивностях накачки, концентрациях растворов и добротности резонатора подобная зависимость эффективности генерации от длины волны накачки наблюдается и при отсутствии наведенного перепоглощения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлена слабая зависимость спектрально-люминесцентных свойств (спектров поглощения, флуоресценции, квантового выхода и длительности флуоресценции) от вида заместителя при имидном азоте ряда производных нафталимида, в частности четырех морфолинопроизводных.

2. Обнаружена сильная зависимость спектров, квантового выхода и длительности флуоресценции морфолинопроизводных нафталимида от вида и полярности растворителя, в частности, от его диэлектрической проницаемости е. Изменение 8 на единицу приводит к сдвигу спектра флуоресценции на 25 см"1, что позволяет использовать их в качестве полевого зонда. Показано, что в неполярных растворителях квантовый выход флуоресценции выше, чем в полярных, а ее затухание, в отличие от полярных, одноэкспоненциально.

3. Обнаружено различие мгновенных спектров и кинетики усиления производных нафталимида в полярных апротонных и протонодонорных растворителях. Установлено, что в полярных протонодонорных средах при поглощении света морфолинопроизводными нафталимида в результате внутримолекулярного переноса заряда и образования водородной связи с молекулами растворителя происходит поворот морфолшюгруппы относительно остова молекулы.

4. Получена генерация лазерного излучения на всех изученных производных нафталимида, в частности, наиболее фотостойких морфолинопроизводных.

5. В результате исследования зависимости эффективности генерации излучения растворами нафталимидов от длины волны накачки установлено, что на длинноволновом крыле спектра поглощения эффективность генерации возрастает по мере увеличения коэффициента поглощения, достигает максимума и затем медленно спадает. Показано, что такая закономерность наблюдается не только для лазеров на производных нафталимида, но и других молекулах (ПОПОП, кумарин-120, перилен). Выяснено, что указанная закономерность имеет место при больших интенсивностях накачки, больших концентрациях растворов и в высокодобротных резонаторах, а влияние поглощения накачки в системе возбужденных синглет-синглетных и триплет-триплетных состояний на поведение зависимости эффективности генерации от длины волны накачки невелико.

6. Получена интенсивная электролюминесценция твердых аморфных тонких пленок некоторых производных нафталимида. Ее спектр практически полностью совпадает со спектром фотолюминесценции, а интенсивность при увеличен™ напряжения от порога до 60 В возрастает на пять порядков. Производные нафталимида легко образуют гладкие прозрачные стеклообразные стабильные пленки, что обусловливает их перспективное применение в устройствах микроэлектроники.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Грузинский В.В., Кухто А.В., Колесник Э.Э., Шакках Г.Х., Минакова Р.А. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства некоторых морфолинопроизводных нафталимида в различных растворителях. // Журн. прикл. спектр. -1997. -Т.64, №5. -С.603-606.

2. Грузинский В В., Кухто А.В., Колесник Э.Э., Шакках Г.Х. Механизм преобразования энергии при накачке растворов производных нафталимида. // 3 междунар. Конф. по лазерной физике и спектроскопии: Тез. Докл., Гродно, 2-4 июля 1997,ч.2. / АН Беларуси. -Минск, 1997. -С.253-256.

3. Грузинский В.В., Кухто А.В., Тихомиров С.А., Шакках Г.Х. Релаксационные процессы в полярных растворах производных нафталимида. // Оптика атмосферы и океана. -1997. -Т.10, №11. -С.1375-1380.

4. Грузинский В.В., Кухто А.В., Колесник Э.Э., Тоби М.И., Шакках Г.Х. Водные растворы белофоров - новые активные среды для синей области спектра. // 3 междунар. Конф. по лазерной физике и спектроскопии: Тез. Докл., Гродно, 2-4 июля 1997,ч.1. / АН Беларуси. -Минск, 1997. -С.282-283.

5. Gruzinskii V.V., Kuklito A.V., Shakkah G.H. Fluorescent study of intramolecular transformations in polar solutions of naphthalimide morpholine

derivatives. // Methods and applications of fluorescent spectroscopy: Proc. 5 Int. conf., Berlin, 21-24 September 1997. Berlin, 1997. - P96.

6. Kukhto A.V., Kolesnik E.E., Shakkah G.H. Electroluminescence of complex organic compounds thin films. // Advanced display technologies: Proc. 6 Int. Symp., Partenit, 12-16 October 1997 / Society for Information Display. -Kiev,

1997. -P. 143-144.

7. Грузинский B.B., Кухто A.B., Шакках Г.Х. Спектры эффективности генерации в лазерах на растворах сложных органических соединений. // Журн. Прикл. Спектр. -1998. -Т.65, №3. -С.444-447.

8. Kukhto A.V., Galkin V.V., Shakkah G.H. basing efficiency spectra in dye lasers. //Int. Conf. "Optika-98", Budapest, 14-17 September 1998: Proc. SPIE. -

1998. -V.3573. -P.46-48,

9. Kukhto A.V., Kolesnik E.E., Shakkah G.H., Taoubi M.I. Transformation of energy in solid thin films of organic luminophores // Molecular spectroscopy: Proc. 24 European Congress, Prague, 23-28 August 1998/ Prague, 1998. -P.220.

РЭЗЮМЭ

Шакках Газ1 Хусейн

Асаблпшыя уласщвасщ спантанага i вымушанага выпраменьвання вытворных нафталшща.

Ключавыя словы: вытворныя нафташмща, спектральный i люмшесцэнтныя уласщвасщ, узмацненне, спектры эфектыунасщ генерацьп, ТЮТ-стан, элекгралюмшесцэнцьтя.

Вывучаны уласщвасщ выпраменьвання (спектры i инетыка флуарэсцэнцьп, узмацнення, спектры эфектыунасщ генерацьп, уплыу на ix структуры малекул i розных растваральнпсау) некаторых вытворных нафташмада (галоуным чынам 4-марфалшавытворных), маючых ушкальныя уласщвасщ i знаходзячых шырокае прымяненне. Цэль работы - устанауленне асноуных мехашзмау пераутварэння энергп узбуджэння вытворньиш нафталшща у растворах i цвердых тоних плеуках. У рабоце скарыстаны спектральный, люмшесцэнтныя, шкасекупдныя инетычныя i генерацыйныя метады вывучэння. Атрыманы новыя эксперьшеитальныя выню: устаноулена, што марфалшавытворныя нафтал1мща могуць быць эфектыуньтй пераутваральшкам1 светлавой энергй (флуарэсцыраваць з высоюм квантавым выхадам i генерыраваць лазернае выпраменьванне), паказана, што у некаторых вытворных нафтатмща у палярных пратонных растваральнисах (у а^сфознешге ад непалярных i палярных апратонных) пры паглынашп святла утаараецца стан з пераносам зарада i скручанай канф^гурацыяй, паказана прынцыповая магчымасць электралюмшесцэнцьй цвердых тонюх плевак вытворных нафтигамща пры прапусканш праз ix элекгрычнага тока i

\

вывучаны ix электр алюмшесцэнтньгя уласщвасщ. Вынш даследванняу знойдуць шырокае прымяненне пры расгтрацоуцы эфектыуных аргашчных светлавыпраменъваючых устройствау, лазерных актыуных асяроддзяу, палявых зондау.

РЕЗЮМЕ

Шакках Гази Хусейн

Особые свойства спонтанного и вынужденного излучения производных нафталимида.

Ключевые слова: производные нафталимида, спектрально-люминесцентные свойства, усиление, спектры эффективности генерации, Т1СТ-состоя1ше, электролюминесценция.

Изучены излучательные свойства (спектры и кинетика флуоресценции, усиления, спектры эффективности генерации, влияние на них структуры молекул, действие различных растворителей) ряда произвбдных нафталимида (главным образом 4-морфолинопроизводных), обладающих уникальными свойствами и находящими все более широкое применение. Цель работы состояла в установлении основных механизмов преобразования энергии возбуждения производными нафталимида в растворах и твердых тонких пленках. В работе использовались спектральные, люминесцентные, пикосекундные кинетические и генерационные методы исследования. В диссертации получены новые экспериментальные результаты: установлено, что морфолинопроизводные нафталимида способны быть эффективными преобразователями световой энергии (флуоресцировать с высоким квантовым выходом и генерировать лазерное излучение), показано, что у ряда производных нафталимида в полярных протонных растворителях (в отличие от неполярных и полярных апротонных) при поглощении света формируется состояние с переносом заряда и скрученной конфигурацией, показана принципиальная возможность электролюминесценции твердых тонких пленок производных нафталимида при пропускании через них электрического тока и исследованы их электролюминесцентные свойства. Результаты исследований найдут применение при разработке эффективных органических светоизлучающих устройств, лазерных активных сред, в качестве полевого зонда.

SUMMARY Shakkah Ghazi Hussein

Spécial properties of spontaxieous and stimulated radiation by naphthalimide derivatives

Key words: naphtfaalimide derivatives, spectral and luminescent properties, gain, efficiency lasing spectra, TICT-state, electroluminescence.

The radiating properties (fluorescence spectra and kinetics, lasing efficiency and gain spectra, effect of molecule structure and solvents) of naphthalimide derivatives (4-morpholine derivatives mainly) are studied. They have unique properties and wide application. The purpose of work was to state the main mechanisms of excitation energy transformation by naphthalimide derivatives in solutions and solid thin films. The spectral, luminescent, kinetic picosecond and lasing methods are used. It is stated that naphthalimide morpholine derivatives are effective transformators of light energy (they can fluoresce with a high quantum yield and be efficient active laser media). Some naphthalimide derivatives in polar protonic solvents (as opposite to nonpolar or polar aprotonic) can form twisted intramolecular charge transfer state after light absorption. The possibility of electroluminescence of naphthalimide solid thin films under applied electric field is found and studied their electrolumunescent properties. The results of investigation can be applied at the creation of effective organic light emitting devices, laser active media, as field probe.

Подписано к печати 25.11.98 г. Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л. 1

Уч.-изд. Л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 120

Институт физики им. Б.И. Степанова HAH Беларуси 220072, Минск, пр. Ф.Скорины, 68 Отпечатано на ризографе ИФ HAH Беларуси Лицензия ЛП № 20 от 20.08.97 г.