|Generate QR code
Open Access
Subscription Access
Triplet Excitons Quenching by Doublet Centers in the Nanoreactor with External Magnetic Field
Abstract
The process of spin-selective quenching of a triplet (T) exciton by a fixed spin doublet (D) center in an organic semiconductor nanoparticle (anthracene, tetracene, MEH-PPV) was studied. Random walks of the T-exciton in a spherical nanovolume of a crystal or polymer globule were modeled on the basis of solution of the Neumann boundary diffusion condition. Time dependences of the non-selective on spin quenching rate of T-excitations for different values of geometric and diffusion parameters were calculated. The account of the spin dynamics of T-D-pair reagents allowed calculating magnetic field effects of T-D-quenching rate, which showed a strong influence of the nanoparticles size and initial position of the T-exciton and doublet sink on the absolute value of the effect. The obtained radial dependences of the magnetic field modulation of the quenching efficiency can be approximated by a superposition of two exponents.
About the Authors
M. G. Kucherenko
Orenburg State University
Russian Federation
Russian Federation
Orenburg, 460018
S. A. Penkov
Orenburg State University
Russian Federation
Russian Federation
Orenburg, 460018
References
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
Review
For citations:
Kucherenko M.G., Penkov S.A. Triplet Excitons Quenching by Doublet Centers in the Nanoreactor with External Magnetic Field. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2021;88(2):202-210. (In Russ.)
Views: 174
Email this article 