Нелинейные фотопроцессы, энергетический и квантовый выходы при разных накачках в квантово-химической модели полного спектра электронных синглетных и триплетных возбужденных состояний многоатомных соединений


Аннотация

В работе рассмотрены физические основы спектрально-расчетного метода, позволяющие установить энергетическую и квантовую эффективность многоатомных соединений в парах, растворах и кристаллах. С помощью физико-математических методов баланса населенностей и рассчитанных дискретных переходов в полных спектрах электронных синглетных и триплетных возбужденных состояний (STЭВС) показано, что при накачке соединений: лазерами, лампами или электронами, кроме низших синглетного и триплетного, эффективно заселяются средние и высокие электронно-возбужденные STЭВС. Установлено, что при поглощении энергии накачки, вследствие сильного различия в электронной структуре каждого дискретного i-го или j-го состояния SiTj ЭВС, также отличаются правила отбора по орбитальной симметрии на электронно-колебательные и спин-орбитальные переходы и, как следствие, отличны механизмы локализации и делокализации матриц полной электронной плотности по атомам, длинам и порядкам связей. Поэтому, оптические и фотофизические свойства многоатомных соединений в разных условиях накачки и агрегатных состояниях зависят от структуры переходов в системах STЭВС, которые формируют электронно-колебательную структуру в спектрах: ультрафиолетового и ИК- поглощения, рассеяния Рамана, люминесценции, ядерного магнитного резонанса, генерации оптического излучения (ГОИ), а также в наведенных накачкой до акта испускания света спектрах синглет-синглетного и триплет-триплетного поглощения. Рассмотрены формирующиеся при мощной УФ-накачке в системах STЭВС селективные фемтосекундные каналы безизлучательных переходов: интеркомбинационной и внутренней конверсий. Предложены новые формульные соотношения для расчета: относительного и абсолютного квантового выхода и времени жизни флюоресценции и фосфоресценции, констант скоростей излучательных и безизлучательных переходов, сечений УФ-поглощения, синглет-синглетного и триплет-триплетного поглощения и вынужденного испускания на длинах волн накачки и ГОИ, а также времени предельной длительности переднего фронта импульса накачки, при которой dye-лазеры или органические светодиоды обладают наибольшей спектральной - квантовой и энергетической эффективностью.


Ключевые слова

квантовый выход, время жизни, люминесценция, синглет, триплет, электронные возбужденные состояния, многоатомные соединения, dye-лазер, органический светодиод