Тушение триплетных экситонов дублетными центрами в нанореакторе при наличии внешнего магнитного поля

Исследован процесс спин-селективного тушения триплетного (T) экситона неподвижным спиновым дублетным (D) центром в наночастице из органического полупроводника (антрацен, тетрацен, MEH-PPV). Случайные блуждания Т-экситона в шаровой нанообласти кристалла или полимерной глобулы моделировались на основе решения краевой диффузионной задачи Неймана. Проведены расчеты временных зависимостей неселективной по спину скорости тушения Т-возбуждений при различных геометрических и диффузионных параметрах. Учет спиновой динамики T-D-пары реагентов позволяет провести расчеты магнитополевых эффектов скорости T-D-тушения, в которых обнаруживается сильное влияние размера наночастицы и стартового расположения Т-экситона и дублетного стока на абсолютную величину эффекта. Полученные радиальные зависимости магнитополевой модуляции эффективности тушения могут быть аппроксимированы суперпозицией двух экспонент.

1. U. E. Steiner, T. Ulrich. Chem. Rev., 89, N 1 (1989) 51—147, doi: 10.1021/cr00091a003

2. C. E. Swenberg, N. E. Geacintov. Organic Molecular Photophysics, Ed. J. B. Birks, 1, New York, Wiley (1973) 489—564

3. K. Salikhov, Y. N. Molin, R. Z. Sagdeev, A. L. Buchachenko. Spin Polarization and Magnetic Field Effects in Radical Reactions, Ed. Y. M. Molin, Amsterdam, Elsevier (1984) 419

4. A. H. Davis, K. Bussmann. J. Vacuum Sci. Technol. A: Vacuum, Surf. Film, 22, N 4 (2004) 1885—1891, doi: 10.1116/1.1759347

5. Q. Peng, P. Chen, F. Li. Synthetic Metals, 173 (2013) 31—34, doi: 10.1016/j.synthmet.2013.01.001

6. W. Jia, Q. Chen, Y. Chen, L. Chena, Z. Xiong. Phys. Chem. Chem. Phys., 18 (2016) 30733—30739, doi: 10.1039/C6CP06322E

7. V. Dyakonov, N. Gauss, G. Rijsler, S. Karg, W. Riess, M. Schwoerer. Chem. Phys., 189, N 3 (1994) 687—695, doi: 10.1016/0301-0104(94)00340-8

8. A. Kawai, K. Shibuya. J. Phys. Chem. A, 106, N 51 (2002) 12305—12314, doi: 10.1021/jp021689

9. O. Taboubi, M. Radaoui, H. Saidi, A. Ben Fredj, S. Romdhane, D. A. M. Egbe, H. Bouchriha. Organic. Electron., 62 (2018) 637—642, doi: 10.1016/j.orgel.2018.06.050

10. J. Y. Yu, I. W. P. Chen, C. H. Chen, S. J. Lee, I. C. Chen, C. S. Lin, C. H. Cheng. J. Phys. Chem. C, 112, N 8 (2008) 3097—3102, doi: 10.1021/jp075981h

11. Y. C. Chao, C. H. Chung, H. W. Zan, H. F. Meng, M. C. Ku. Appl. Phys. Lett., 99, N 23 (2011) 233308, doi: 10.1063/1.3668086

12. W. W. Liang, C. Y. Chang, Y. Y. Lai, S. W. Cheng, H. H. Chang, Y. Y. Lai, Y. J. Cheng, C. L. Wang, C. S. Hsu. Macromolecules, 46, N 12 (2013) 4781—4789, doi: 10.1021/ma400290x

13. Hohjai Lee, Nan Yang, Adam E. Cohen. Nano Lett., 11, N 12 (2011) 5367—5372, doi: 10.1021/nl202950h

14. Dali Sun, Tek P. Basel, Bhoj R. Gautam, Wei Han, Xin Jiang, Stuart S. P. Parkin, Z. Valy Vardeny. SPIN, 4, N 1 (2014) 1450002 (1-10), doi: 10.1142/S2010324714500027

15. Y. S. Zhao, P. Zhan, J. Kim, C. Sun, J. Huang. ACS Nano., 4, N 3 (2010) 1630—1636, doi: 10.1021/nn901567z

16. P. Avakian, R. E. Merrifield. Mol. Cryst., 5, N 1 (1968) 37—77, doi: 10.1080/15421406808082930

17. S. A. Penkov. J. Macromol. Sci. B: Phys., 59, N 6 (2020) 366—375, doi: 10.1080/00222348.2020.1728897

18. A. Suna. Phys. Rev. B., 1, N 4 (1970) 1716—1738, doi: 10.1103/PhysRevB.1.1716

19. A. J. Vega, D. Fiat. J. Mag. Res., 19, N 1 (1975) 21—30, doi: 10.1016/0022-2364(75)90024-4

20. A. I. Shushin. J. Chem. Phys., 101, N 10 (1994) 8747—8756, doi: 10.1063/1.468069

21. S. I. Kubarev, S. V. Sheberstov, A. S. Shustov. Chem. Phys. Lett., 73, N 2 (1980) 370—374, doi: 10.1016/0009-2614(80)80391(1—5)

22. T. Barhoumi, J. L. Monge, M. Mejatty, H. Bouchriha. Eur. Phys. J. B, 59 (2007) 167—172, doi: 10.1140/epjb/e2007-00277-1

23. P. S. Emani, Y. Y. Yimer, S. K. Davidowski, R. N. Gebhart, H. E. Ferreira, I. Kuprov, J. Pfaendt-ner, G. P. Drobny. J. Phys. Chem. B., 123, N 51 (2019) 10915—10929, doi: 10.1021/acs.jpcb.9b09245

24. М. Г. Кучеренко, С. А. Пеньков. Материалы Всерос. науч.-метод. конф. “Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры”, Оренбург. гос. ун-т (2017) 1796—1802

25. М. Г. Кучеренко. Вестн. ОГУ, 207, № 7 (2017) 97

26. S. A. Pen’kov, M. G. Kucherenko. Proc. Russ.-Japan. Conf. “Chemical Physics of Molecules and Polyfunctional Materials”, 30—31 October 2018, Orenburg, Orenburg State Un-ty (2018) 44—46

27. Р. З. Сагдеев, К. М. Салихов, Ю. Н. Молин. Успехи химии, 46, № 4 (1977) 569—601, doi: 10.1070/RC1977v046n04ABEH002133

28. A. I. Shushin. Chem. Phys. Lett., 208, N 3-4 (1993) 173—178, doi: 10.1016/0009-2614(93)89057-O

29. C. Corvaja, L. Franco, A. Toffoletti. Appl. Magn. Reson., 7 (1994) 257—269, doi: https://doi.org/10.1007/BF03162615

30. М. Г. Кучеренко, С. А. Пеньков. Хим. физика и мезоскопия, 17, № 3 (2015) 437—448

31. М. Г. Кучеренко, С. А. Пеньков. Хим. физика и мезоскопия, 21, № 2 (2019) 278—289, doi: 10.15350/17270529.2019.2.30

32. L. R. Faulkner, A. J. Bard. J. Am. Chem. Soc., 91, N 23 (1969) 6497—6498

33. E. H. Gilmore, G. E. Gibson, D. S. McClure. J. Chem. Phys. 20, N 5 (1952) 829—836

34. H. D. Burrows, J. Seixas de Melo, C. Serpa, L. G. Arnaut, A. P. Monkman, I. Hamblett, S. Nava-ratnam. J. Chem. Phys., 115, N 20 (2001) 9601—9606

35. G. Porter, F. Wilkinson. Proc. Royal Soc. London, Ser. A, Math. Phys. Sci., 264, N 1316 (1961) 1—18

36. А. Н. Теренин. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений, Ленинград, Наука (1967)

37. C. Mijoule, J. M. Leclercq. J. Chem. Phys., 70, N 5 (1979) 2560—2568

38. R. C. Johnson, R. E. Merrifield. Phys. Rev. B, 1, N 2 (1970) 896—902

39. А. Л. Бучаченко, Р. 3. Сагдеев, К. М. Салихов. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях, Новосибирск, Наука (1978)

40. С. И. Кубарев, А. С. Шустов. Влияние магнитного поля на элементарные процессы в конденсированной фазе. Теоретические проблемы химической физики, Москва, Наука (1982) 198—220

41. В. П. Сакун, А. И. Шушин. Хим. физика, 4, № 9 (1983) 1155—1166