Дослідження оптичних спектрів і основних особливостей утворення та руйнування J-агрегатів амфіфільних молекул. Встановлення взаємозв’язку форми екситонної смуги поглинання з енергетичним та топологічним безладдям у молекулярному ланцюжку J-агрегатів.
Аннотация к работе
Встановлено, що довжина делокалізації екситонного стану в J-агрегатах є основним масштабом квантування, що визначає параметри їхньої оптичної смуги поглинання, радіаційний час затухання екситонних збуджень і нелінійні оптичні властивості. Вважається, що довжина делокалізації екситона, яку прийнято висловлювати для J-агрегатів за допомогою числа когерентно звязаних молекул, залежить від інтегралу переносу та енергетичного (діагонального) безладдя у молекулярному ланцюжку. У даній роботі для одержання J-агрегатів використано молекули 1-methyl,-1’-octadethyl-2,2’-cyanine iodide (далі пойменовані S120), що мають ідентичну хромофорну частину з молекулами PIC. Амфіфільні властивості молекул S120 дозволили керувати структурою J-агрегатів S120, що раніше було неможливим для J-агрегатів PIC. Враховуючи щільний взаємозвязок між оптичними властивостями J-агрегатів та їхньою структурою, а також новими можливостями керувати структурою J-агрегатів, вважається актуальним подальший розвиток досліджень, спрямованих на збагачення знань про мікроскопічну природу екситонного збудження J-агрегатів.Третій розділ “Утворення, структура та оптичні властивості J-агрегатів S120 у розчинах ДМФА-В” містить результати досліджень особливостей утворення та термічного руйнування J-агрегатів S120 у бінарних розчинах ДМФА-В різноманітного складу при різних температурах. Підвищення вмісту води у бінарному розчині ДМФА-В від 50% до 70 % спричинює майже повне зникнення смуги мономерів у спектрі поглинання та нарощування інтенсивності довгохвильової вузької смуги поглинання J-агрегатів S120. Сімейство спектрів поглинання мономерів S120 та J-агрегатів S120 у розчинах ДМФ-В різного складу мало ізобестичну точку, яка позначає повну термодинамічну рівновагу між ансамблем неасоційованих молекул S120 та їх J-агрегатами. Смуга поглинання J-агрегатів, навіть при досягненні температури, близької до межі повного зруйнування J-агрегатів, мала довгохвильовий зсув ~27 см-1. Наявність ізобестичних точок у сімействі спектрів поглинання мономерів S120 та їх J-агрегатів, при різних температурах та складі розчину ДМФА-В, довгохвильовий зсув смуги поглинання J-агрегатів, а також зафіксована зміна інтегралів відповідних смуг поглинання означає, що J-агрегати S120 формуються та руйнуються як єдине ціле без дроблення на фрагменти чи монотонної дисоціації на окремі молекули.На підставі дослідження смуг поглинання J-агрегатів S120 та неасоційованих молекул S120 у розчинах ДМФА-В різноманітного складу і при різних температурах встановлено загальну (ізобестичну) точку перетину у сімействі спектрів поглинання, що дозволяє зробити висновки про термодинамічну рівновагу між ансамблем мономерів і J-агрегатів з визначеним ступенем асоціації (n-мери з визначеним n). При термічному руйнуванні J-агрегати S120 дисоціюють на відповідне число мономерів, без утворення проміжних n-мерів з меншим числом n. Зміна форми довгохвильового краю низькотемпературної смуги поглинання J-агрегатів S120 при зміні вмісту води у С-матриці ДМФА-В повязана із зміною топологічного безладдя у структурі J-агрегата, який залежить від упорядкування радикалів С18Н37 під впливом молекул води у сольватній оболонці.