СВЕРХБЫСТРАЯ ДИНАМИКА ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛЯРНЫХ АГРЕГАТОВ ИНДОТРИКАРБОЦИАНИНОВОГО КРАСИТЕЛЯ

Методом фемтосекундной абсорбционной спектроскопии возбуждения-зондирования (pumpprobe) исследована динамика нестационарных спектров поглощения Н*- и J-агрегатов индотрикарбоцианинового красителя. Релаксация наведенного просветления для Н*-агрегатов реализуется с временными постоянными ~3 и ~30 пс при накачке излучением с λ_макс = 400 нм и ~30 пс при накачке с λ_макс = 800 нм. Для J-агрегатов в обоих случаях наблюдается двухэкспоненциальная релаксация с временными постоянными ~1 и ~20 пс. Быстрая компонента в кинетике просветления полосы Н*-агрегатов при накачке с λ_макс = 400 нм обусловлена возможностью перехода непосредственно с верхнего края экситонной зоны агрегата в основное состояние, а медленная присутствует вследствие конкурирующего быстрого перехода с верхнего края экситонной зоны на нижний и последующей релаксации c него в основное состояние. Быстрая компонента кинетики просветления полосы J-агрегатов определяется возможностью перехода из нетермализованного экситонного состояния в основное, а медленная — переходом в основное состояние после релаксации в пределах экситонной зоны. Большая длина делокализации экситонов в J-агрегатах (9 молекул) по сравнению с Н*-агрегатами (4 молекулы) проявляется не только в уменьшении полуширины полосы стационарного поглощения, но и в более быстром затухании возбужденных состояний. Показано, что Н*-агрегаты обладают узкой полосой стационарного поглощения при 514 нм и слабым поглощением с максимумом при 756 нм. При накачке с λ_макс = 800 нм имеет место батохромное смещение максимумов полос просветления исследуемой системы как следствие проявления неоднородного уширения.

полиметиновый краситель, H*-агрегат, J-агрегат, фемтосекундная спектроскопия, динамика возбужденных состояний

1. A. Ishchenko. Russ. Chem. Rev., 60, N 80 (1991) 865—884

2. H. Herz. Advances in Colloid and Interface Science, 8, N 3 (1977) 237—298

3. A. Mishra, R. K. Behera, P. K. Behera, B. K. Mishra, G. P. Behera. Chem. Rev., 100, N 6 (2000) 1973—2011

4. F. Würthner, T. E. Kaiser, C. R. Saha-Möller. Angew. Chem. Int. Ed., 50, N 15 (2011) 3376—23410

5. E. E. Jelley. Nature, 138, N 3502 (1936) 1009—1010

6. E. E. Jelley. Nature, 139, N 3519 (1937) 631—632

7. G. Scheibe. Angew.Chem., 50, N 11 (1937) 212—219

8. S. De Boer, D. A. Wiersma. Chem. Phys. Lett., 165, N 1 (1990) 45—53

9. V. F. Kamalov, I. A. Struganova, T. Tani, K. Yoshihara. Chem. Phys. Lett., 220, N 3-5 (1994) 257—261

10. I. A. Struganova, H. Lim, S. A. Morgan. J. Phys. Chem. B, 106, N 42 (2002) 11047—11050

11. T. D. Slavnova, A. K. Chibisov, H. Görner. J. Phys. Chem. A, 109, N 21 (2005) 4758—4765

12. H. von Berlepsch, C. Boettcher. Langmuir, 29, N 16 (2013) 4948—4958

13. M. Kasha, H. R. Rawls, M. Ashraf El-Bayoumi. Pure Appl. Chem., 11, N 3-4 (1965) 371—392

14. A. N. Jordan, S. Das, N. Siraj, S. L. de Rooy, M. Li, B. El-Zahab, L. Chandler, G. A. Baker, I. M. Warner. Nanoscale, 4, N 16 (2012) 5031—5038

15. U. Rösch, S. Yao, R. Wortmann, F. Würthner. Angew. Chem. Int. Ed., 45, N 42 (2006) 7026—7030

16. A. V. Ruban, P. Horton, A. J. Young. J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 21, N 2-3 (1993) 229—234

17. H. Asanuma, K. Shirasuka, T. Takarada, H. Kashida, M. Komiyama. J. Am. Chem. Soc., 125, N 8 (2003) 2217—2223

18. N. Ryu, Y. Okazaki, E. Pouget, M. Takafuji, S. Nagaoka, H. Ihara, R. Oda. Chem. Commun., 53, N 63 (2017) 8870—8873

19. Н. В. Белько, М. П. Самцов, Г. А. Гусаков, Д. С. Тарасов, А. А. Луговский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 85, № 6 (2018) 868—878 [N. V. Belko, M. P. Samtsov, G. A. Gusakov, D. S. Tarasau, A. A. Lugovski, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 85, N 6 (2018) 997—1005]

20. V. V. Egorov. AIP Advances, 4, N 7 (2014) 077111

21. V. V. Egorov. Royal Soc. Оpen Sci., 4, N 5 (2017) 160550

22. Y. Wang. J. Opt. Soc. Am. B, 8, N 5 (1991) 981—985

23. H. Fidder, J. Knoester, W. A. Wiersma. J. Chem. Phys., 98, N 8 (1993) 6564—6566

24. A. E. Johnson, S. Kumazaki, K. Yoshihara. Chem. Phys. Lett., 211, N 6 (1993) 511—515

25. K. Minoshima, M. Taiji, K. Misawa, T. Kobayashi. Chem. Phys. Lett., 218, N 1-2 (1994) 67—72

26. J. Moll, S. Daehne, J. R. Durrant, D. A.Wiersma. J. Chem. Phys., 102, N 16 (1995) 6362—6370

27. R. F. Khairutdinov, N. Serpone. J. Phys. Chem. B, 101, N 14 (1997) 2602—2610

28. M. Furuki, O. Wada, L. S. Pu, Y. Sato, H. Kawashima, T. Tani. J. Phys. Chem. B, 103, N 36 (1999) 7607—7612

29. Н. В. Белько, М. П. Самцов, А. П. Луговский. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 2 (2020) 19—26

30. Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский, А. Е. Радько, К. А. Шевченко. Вестн. Бел. гос. ун-та. Сер. 1, Физика. Математика. Информатика, № 3 (2002) 7—13

31. А. П. Блохин, М. Ф. Гелин, О. В. Буганов, В. А. Дубовский, С. А. Тихомиров, Г. Б. Толсторожев. Журн. прикл. спектр., 70, № 1 (2003) 66—72 [A. P. Blokhin, M. F. Gelin, O. V. Buganov, V. A. Dubovskii, S. A. Tikhomirov, G. B. Tolstorozhev. J. Appl. Spectr., 70 (2003) 70—78]

32. Н. А. Борисевич, О. В. Буганов, С. А. Тихомиров, Г. Б. Толсторожев, Г. Л. Шкред. Квант. электрон., 28 (1999) 225—231

33. М. П. Самцов, С. А. Тихомиров, О. В. Буганов, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко. Журн. прикл. спектр., 76, № 5 (2008) 823—829 [M. P. Samtsov, S. A. Tikhomirov, O. V. Buganov, K. N. Kaplevsky, D. G. Melnikov, L. S. Lyashenko. J. Appl. Spectr., 76, N 6 (2009) 783—790]

34. М. П. Самцов, Е. С. Воропай, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников. Журн. прикл. спектр., 75, № 5 (2008) 684—693 [M. P. Samtsov, E. S. Voropai, K. N. Kaplevskii, D. G. Mel’nikov. J. Appl. Spectr., 75, N 5 (2008) 692—699]

35. W. West, S. Pearce. J. Phys. Chem., 69, N 6 (1965) 1894—1903

36. K. Misawa, S. Machida, K. Horie, T. Kobayashi. Chem. Phys. Lett., 240, N 1-3 (1995) 210—215

37. T. Kobayashi, K. Misawa. J. Lumin., 72 (1997) 38—40

38. L. D. Bakalis, J. Knoester. J. Lumin., 87 (2000) 66—70

39. Ю. В. Малюкин, А. В. Сорокин, В. П. Семиноженко. Физика низких температур, 42, № 6, (2016) 551—566 [Y. V. Malyukin, A. V. Sorokin, V. P. Semynozhenko. Low Temperature Physics, 42, N 6 (2016) 429—440]

40. V. Sundström, T. Gillbro, R. A. Gadonas, A. Piskarskas. J. Chem. Phys., 89, N 5 (1988) 2754—2762

41. I. G. Scheblykin, M. A. Drobizhev, O. P. Varnavsky, M. Van der Auweraer, A. G. Vitukhnovsky. Chem. Phys. Lett., 261, N 1-2 (1996) 181—190

42. О. П. Варнавский, M. Ван дер Аверер, А. Г. Витухновский, И. Г. Щеблыкин. Опт. и спектр., 84 (1998) 922—927 [O. P. Varnavsky, M. Van der Auweraer, A. G. Vitukhnovsky, I. G. Scheblykin. Opt. and Spectrosc., 84 (1998) 922—927]

43. B. Birkan, D. Gulen, S. Ozcelik. J. Phys. Chem. B, 110, N 22 (2006) 10805—10813

44. H. von Berlepsch, C. Boettcher. J. Chem. Phys. B, 119, N 35 (2015) 11900—11909

45. N. J. Hestand, F. C. Spano. Chem. Rev., 118, N 15 (2018) 7069—7163

46. V. V. Egorov. Phys. Proc., 2, N 2 (2009) 223—326

47. I. G. Scheblykin, M. M. Bataiev, M. van der Auweraer, A. G. Vitukhnovsky. Chem. Phys. Lett., 316, N 1-2 (2000) 37—44