凝聚相有机分子的激发能传递研究(Ⅱ)——激光染料二甲基-POPOP和DCM分子间的激发能传递

利用荧光发射及其衰变动力学测量,研究了激光染料分子二甲基-POPOP和DCM在溶液中的分子间能量传递。所得结果证实:激发态二甲基—POPOP分子荧光被猝灭的程度,随所加入DCM浓度的增大而增大。尽管DCM的荧光寿命随二甲基—POPOP的猝灭而增加。然而,DCM的加入并不改变二甲基—POPOP的荧光寿命。在固定DCM浓度,而增加二甲基—POPOP浓度时,相似的结果同样被观测到。这些结果表明:激发态二甲基—POPOP分子通过辐射传能机理向基态DCM传递激发能,其结果将入射光的波长从紫外直接转换到波长大于600nm的光谱区。在本文中也简要讨论了进一步改善这一传能过程效率的措施。     

溶剂效应对DCM发光特性的影响

有机发光二极管利用有机半导体光电功能材料的电致发光效应,具有许多优异性能,是新一代有发展前途的平板显示器件及光源。有机发光材料的光电特性、光物理、光化学过程直接决定了有机发光二极管的性能。利用荧光光谱方法观察典型高效有机小分子激光染料DCM在不同溶剂中的发光特性,研究其与溶剂分子的相互作用,即溶剂效应对其发光特性的影响。结果表明DCM溶液的荧光光谱中心波长随溶剂极性增大而红移,相对发光强度基本上随溶剂极性增大。同时,还观察了不同浓度DCM溶液的发光特性,研究DCM分子间相互作用导致的浓度猝灭效应,结果表明DCM溶液浓度为10^-6mol／L时,DCM溶液相对发光强度最大。     

醌对卟啉荧光猝灭的溶剂效应

测定了在室温和未脱氧条件下不同浓度的苯醌(BQ)对卟啉衍生物四苯基卟吩(TPP),四苯基卟吩锌(ZnTPP)激发一重态的猝灭.由猝灭而引起的荧光强度的变化和荧光寿命的变化均可用Stern-Volmer关系式描述.由此根据寿命计算出的猝灭常数均比据荧光强度计算出的猝灭常数小.这是由于荧光强度测量中的自吸收效应引起的.实验结果表明;猝灭常数Kq与溶剂极性无关而只与粘度有关.说明这种猝灭是受扩散控制的动态猝灭.动力学分析表明,这是一种强猝灭,电荷转移猝灭速度比卟啉和醌的复合物的分解速度大或与之相近.比较实验结果和我们以前及其他作者发表的结果后,可以得出结论.苯醌对卟啉衍生物激发态电荷转移猝灭的溶剂效应随分子状态的不同而异:分子内的和通过三重态进行的分子间电荷转移猝灭受溶剂极性影响,但通过一重态进行的分子间电荷转移猝灭则与溶剂极性无关.     

烷烃类分子对NCO(A2∑+)自由基的猝灭

采用激光光解 激光诱导荧光 (LP LIF)的方法 ,用 2 6 6nm激光光解CHBr3 分子产生CH自由基 ,再与N2 O继续反应作为NCO自由基的产生源 ,用 4 38.6nm激光将电子基态X 2 Πi(0 0 10 )的NCO激励到激发态A2 Σ+ (0 0 0 0 )上 ,通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号 ,测得室温 (2 98K)下NCO(A2Σ+ )被烷烃类分子猝灭的实验结果 ,获得了A 2Σ+ (0 0 0 0 )态猝灭速率常数 .实验发现 ,随着烷烃分子中C -H键数增加 ,其猝灭截面也近线性增加 ,但随着分子体积增大 ,这种增加趋缓 .     

染料分子吸附在正、负电性纳米银上的荧光增强及荧光猝灭现象

制备了两种不同表面电性的胶态纳米银 ,选取阴离子型染料分子荧光素钠、既有阴离子基团又有阳离子的染料分子罗丹明B ,研究其在两种纳米银表面的荧光增强及荧光猝灭现象 .当罗丹明B(RhB)分子分别吸附在这两种纳米银上时 ,对负电性纳米银 ,观察到荧光猝灭、荧光峰红移现象 ,且在分子的浓度适当时 ,加入KBr可获得较强的表面增强拉曼光谱 ;在正电性纳米银上 ,当分子的浓度较大时观察到荧光猝灭 ,当分子的浓度较小时观察到荧光增强 .而当荧光素钠分子 (FS)分别吸附在这两种纳米银上时 ,在负电性纳米银 ,观察到荧光猝灭 ;在正电性纳米银上观察荧光急剧增强现象 .从分子的结构及纳米银表面局域场增强或无辐射通道的增加对增强和猝灭的原因作了讨论 .     

烷烃类分子对NC0（A^2∑^＋）自由基的猝灭

采用激光光解—激光诱导荧光(LP—LIF)的方法，用266nm激光光解CHBr3分子产生CH自由基，再与N2O继续反应作为NCO自由基的产生源，用438．6nm激光将电子基态X^2∏i(00^10)的NCO激励到激发态A^2∑^+(00^00)上，通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号，测得室温(298K)下NCO(A^2∑^+)被烷烃类分子猝灭的实验结果，获得了A^2∑^+(00^00)态猝灭速率常数．实验发现，随着烷烃分子中C—H键数增加，其猝灭截面也近线性增加，但随着分子体积增大，这种增加趋缓．     

空穴传输材料对CdSe核壳量子点的荧光影响

用稳态光谱和时间分辨光谱技术研究了空穴传输材料对CdSe/ZnSe 与CdSe/ZnS核壳量子点的荧光影响。结果表明,空穴传输材料对量子点有较强的猝灭作用,随空穴传输材料分子浓度的增加,量子点的荧光强度明显地被猝灭,同时量子点的荧光寿命也被减短。两种不同空穴传输分子对CdSe/ZnSe量子点的荧光猝灭明显不同。在与相同空穴传输分子相互作用时,包覆ZnS壳层的CdSe核壳量子点荧光猝灭效率明显低于包覆ZnSe壳层的CdSe核壳量子点。量子点的荧光猝灭过程可以解释为静态猝灭和动态猝灭过程,其中静态猝灭来源于量子点表面与空穴传输材料间相互作用,而动态猝灭则主要来源于量子点到空穴传输材料的空穴转移过程。实验结果表明空穴传输材料的种类以及核壳量子点的壳层结构都对其荧光猝灭效应起关键作用。     

罗丹明染料激发态吸收及非线性荧光效应研究

系统研究了罗丹明6G和罗丹明B的非线性吸收特性和荧光猝灭特性,结果表明它们在532nm的激光波长作用下,呈饱和吸收特性,在355nm的激光波长作用下呈现反饱和吸收特性,通过理论拟合得到了激发态吸收截面和能级寿命;并对荧光猝灭现象进行了解释,首次提出激发态吸收诱导荧光猝灭的理论.     

F?rster双分子猝灭作用对卟啉侧链聚合物荧光衰变的影响

通过采用时间分辨荧光光谱技术测量了一种卟啉侧链聚合物薄膜：卟啉丙烯酸酯—苯乙烯共聚物poly［porphyrin acrylate-styrene］ (P［(por)A-S］)在高激发密度下的瞬态荧光特性.实验发现,P［(por)A-S］样品的荧光衰减随聚合物分子浓度的增大而加快.利用Frster机制的双分子猝灭理论对其浓度猝灭的原因进行了分析,理论结果与实验结果符合较好.研究表明,在高激发密度的情况下,Frster机制的双分子作用是加快卟啉侧链聚合物初始荧光衰减和降低其发光效率的主要因素. 关键词： 双分子猝灭 Frster机制 瞬态荧光 卟啉侧链聚合物     

金属和半导体表面吸附分子的荧光猝灭

本文提出了分子吸附于金属或半导体表面呈现荧光猝灭现象的新的理论解释,认为荧光猝灭现象是由于处于激发态的吸附分子和等离子体振荡之间能量迁移的结果。文中并提出了“受迫等离激元”概念。     

F(o)rster双分子猝灭作用对卟啉侧链聚合物荧光衰变的影响

通过采用时间分辨荧光光谱技术测量了一种卟啉侧链聚合物薄膜:卟啉丙烯酸酯-苯乙烯共聚物poly[porphyrin acrylate-styrene] (P[(por)A-S])在高激发密度下的瞬态荧光特性.实验发现,P[(por)A-S]样品的荧光衰减随聚合物分子浓度的增大而加快.利用Frster机制的双分子猝灭理论对其浓度猝灭的原因进行了分析,理论结果与实验结果符合较好.研究表明,在高激发密度的情况下,Frster机制的双分子作用是加快卟啉侧链聚合物初始荧光衰减和降低其发光效率的主要因素.     

C60激发三重态被哌嗪猝灭特性研究

本文使用激光诱导瞬态吸收光谱装置,研究了C60激发三重态在乙腈/甲苯混合溶剂中的光物理性质,得到了3C60的激发态寿命、自猝灭速率常数和时间分辩的瞬态吸收光谱.此外,实验中引入了哌嗪作为激发三重态猝灭剂.我们发现哌嗪能有效的猝灭3C60,猝灭速率常数kq接近扩散控制极限.改变混合溶剂的比例,相应的猝灭速率常数值也发生变化,即kq随混合溶剂极性的增加而增加,随溶剂粘度的增加而减小.稳态光解实验反映了反应物向产物转化过程中在紫外-可见波段吸收强度的变化.     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩μ增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2－10激发态的波长增大而激发能减小。     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩 增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。     

C60激发三重态被哌嗪猝灭特性研究

本文使用激光诱导瞬态吸收光谱装置，研究了C60激发三重态在乙腈／甲苯混合溶剂中的光物理性质，得到了^3C60^#的激发态寿命、自猝灭速率常数和时间分辩的瞬态吸收光谱。此外，实验中引入了哌嗪作为激发三重态猝灭剂，我们发现哌嗪能有效的猝灭^3C60^#，猝灭速率常数kq接近扩散控制极限，改变混合溶剂的比例，相应的猝灭速率常数值也发生变化，即知随混合溶剂极性的增加而增加，随溶剂粘度的增加而减小，稳态光解实验反映了反应物向产物转化过程中在紫外-可见波段吸收强度的变化。     

外电场下AgBr分子的结构及性质

采用密度泛函理论B3P86方法研究了AgBr基态分子在不同场强条件下的稳定结构及激发态性质.分析了外电场对AgBr基态分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外光谱强度以及对前10个激发态的吸收谱、激发能、振子强度等的影响.结果表明随着正向电场F的逐渐增大,AgBr分子键长逐渐减小;总能量则逐渐升高;分子电偶极矩μ单调减小;HOMO能级升高,而LUMO能级、费米能级和能隙减小.谐振频率随正向电场增加而增大,随反向电场增加而减小,红外谱强度均随电场的增大而逐渐减小.由基态到第1-10激发态的波长增大,激发能减小.     

Yb~(3 )离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命·Yb3 在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%·Yb3 离子掺杂浓度越高,Yb∶YAG晶体的吸收系数越大·采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪,对这一系列掺有不同浓度Yb3 的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强·同时发现它在450nm~680nm波段有明显的可见发光,其强度随Yb3 掺杂浓度的增加而迅速地增强·Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象,对猝灭机制进行了分析研究,指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光·     

Yb3+离子掺杂浓度对Yb∶YAG晶体发光及荧光寿命的影响

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命.Yb3+在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%.Yb3+离子掺杂浓度越高，Yb∶YAG晶体的吸收系数越大.采用940 nm波长的LD泵浦源和TRIA X550荧光谱仪，对这一系列掺有不同浓度Yb3+的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定.结果表明:在1030 nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强.同时发现它在450 nm-680 nm波段有明显的可见发光，其强度随Yb3+掺杂浓度的增加而迅速地增强.Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象，对猝灭机制进行了分析研究，指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光.     

染料分子吸附在正、负电性纳米银上的荧光增强及荧光猝死现象

制备了两种不同表面电性的胶态纳米银，选取阴离子型染料分子荧光素钠、既有阴离子基团又有阳离子的染料分子罗丹明B，研究其在两种纳米银表面的荧光增强及荧光猝死现象，当罗丹明B（RhB）分子分别吸附在这两种纳米银上时，对负电性纳米银，观察到荧光猝死、荧光峰红移现象，且在分子的浓度适当时，加入KBr可获得较强的表面增强拉曼光谱：在正电性纳米银上，当分子的浓度较大时观察到荧光猝灭，当分子的浓度较小时观察到荧光增强，而当荧光素钠分子（FS）分别吸附在这两种纳米银上时，在负电性纳米银，观察到荧光猝死；在正电性纳米银上观察荧光急剧增强现象，从分子的结构及纳米银表面局域场增强或无辐射通道的增加对增强和猝灭的原因作了讨论。     

基于荧光光谱技术研究胶原蛋白溶液中分子的聚集行为

对胶原分子聚集行为的研究,不仅能改善其理化特性,同时也为其在食品、组织工程和生物医药等领域的应用提供理论指导。基于胶原分子中苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)的内源荧光特性,采用常规波长、同步荧光和二维(2D)荧光光谱技术研究了不同浓度和温度下胶原分子的聚集行为。研究结果表明：(1)在激发波长275 nm条件下,胶原分子仅在发射波长303 nm处出现了归属于Tyr的特征峰;选取波长差(Δλ)为15 nm的同步荧光扫描胶原分子,发现其在261和282 nm处出现了分别归属于Phe和Tyr的特征峰。(2)特征峰的荧光强度与胶原浓度呈现良好的线性关系,表明了基于常规波长和同步荧光光谱技术对胶原定量分析的可行性。(3)随着胶原浓度的增加,Tyr和Phe的含量逐渐增大,且胶原分子间距逐渐降低并聚集成纤维束,使得Tyr和Phe相互靠近并参与形成大量的氢键,从而导致荧光强度不断增大。然而随着温度的升高,荧光基团与溶剂碰撞的猝灭机会增大,且胶原分子中Tyr和Phe的荧光量子产率逐渐降低,同时胶原分子动能增大,其聚集体逐渐松散,其三股螺旋结构逐渐坍塌,Tyr和Phe参与形成的氢键被破坏,从而导致荧光强度随温度的升高不断降低。(4)275 nm常规波长的2D荧光光谱分析表明,胶原分子在297,303和310 nm处出现了相关峰,其中303 nm归属于Tyr,297 nm归属于胶原分子聚集过程中参与氢键形成的Tyr;310 nm可能归属于Tyr的激发态,其不断的蓝移形成稳定的基团,以便参与氢键的形成,从而促进了胶原分子的聚集。以浓度为外扰的基团响应顺序为303 nm>297 nm>310 nm;以温度为外扰的基团响应顺序为297 nm>310 nm>303 nm。(5)2D同步荧光光谱分析表明,随着胶原浓度和温度的升高,Phe均比Tyr优先响应。综上,采用常规波长、同步荧光光谱技术均能较好的研究胶原分子在不同浓度和温度下的聚集行为,且为胶原的定量分析提供了一种新的方法,但同步荧光光谱技术可将量子产率较低的Phe显现出来,体现了其具有窄化谱带和提升分辨率的优点。此外,结合2D荧光分析技术,可进一步研究胶原分子基团的响应顺序。