Учебное пособие. — СПб: СПб НИУ ИТМО, 2014. — 122 с.
Рассматриваются основы формирования и физические свойства гибридных
наноструктур, состоящих из полупроводниковых нанокристаллов и
органических молекул разного типа. Особое внимание уделяется
оптическим методам исследования этих наноструктур, а также
возможным применениям гибридных наноструктур в устройствах фотоники
и оптоинформатики. Учебное пособие предназначено для обучения
магистров по направлению 200700 Фотоника и оптоинформатика для
изучения дисциплины «Основы физики гибридных наноструктур».
Материал может быть рекомендован для студентов старших курсов
физико-технических специальностей, а также при подготовке магистров
и аспирантов, специализирующихся в области применения оптических
методов в нанотехнологиях.
Введение. Гибридные материалы и наноструктуры.
Законы поглощения света; электронно-колебательные спектры многоатомных молекул.
Закон поглощения света (закон Бугера-Ламберта-Бера). Физические величины, характеризующие поглощение света атомно-молекулярными системами.
Аналитические применения спектров поглощения.
Основные случаи нарушения закона Бугера-Ламберта-Бера, “эффект сита”.
Полосы поглощения и колебательная структура электронных переходов.
Основные физические закономерности, обусловливающие активность колебаний в электронных спектрах, принцип Франка-Кондона.
Основы теории электронных спектров многоатомных молекул; электронные переходы основных классов органических соединений.
Основные характеристики электронных состояний: мультиплетность, дипольный момент перехода, сила осциллятора.
Классификация электронных переходов плоских систем: σ, π и n-электроны, π->π* и n->π* переходы.
Понятие о хромофорных группировках.
Этиленовый хромофор, линейные полиены.
Теория электронных спектров ароматических углеводородов, четырехорбитальная модель, бензольный хромофор.
Соединения с неуглеродными атомами и основные свойства n->π*-переходов.
Примеры нециклических соединений: полифенилы, красители.
Межмолекулярные взаимодействия и их проявления в электронно-колебательных спектрах.
Универсальные взаимодействия: динамический, статический.
и дисперсионный вклады.
Влияние водородной связи на n->π* переходы.
Слабые комплексы с переносом заряда, основные свойства состояний переноса заряда.
Электронные состояния димеров: давыдовское расщепление, экситонно-резонансные и зарядово-резонансные состояния.
Молекулярная люминесценции и безызлучательный перенос энергии.
Основные фотофизические процессы в молекулах: флуоресценция, фосфоресценция, внутренняя и интеркомбинационная конверсии. Закономерности молекулярной люминесценции.
Спектры люминесценции и спектры возбуждения. Основные правила их изменения.
Квантовый выход люминесценции и методы его измерения.
Флуоресценция и фосфоресценция при наличии n->π* переходов.
Статическое и динамическое тушение люминесценции.
Безызлучательный перенос энергии. Основные закономерности индуктивно-резонансного переноса энергии.
Обменно-резонансный перенос энергии, фотодинамический эффект и основные свойства синглетного кислорода.
Основные представления теории безызлучательных переходов в многоатомных молекулах.
Поглощение и люминесценция полупроводниковых квантовых точек с позиций молекулярной спектроскопии.
Происхождение и природа электронных состояний квантовых точек. Понятие о конфайнменте.
Спектры поглощения и люминесценции квантовых точек. Размерная зависимость спектральных свойств.
Особенности фотофизических процессов в квантовых точках. Выполнимость основных закономерностей поглощения и люминесценции.
Основы колебательной инфракрасной спектроскопии.
Колебательные переходы многоатомных молекул. Молекула как механическая система с упругими связями.
Групповые характеристические частоты. Классификация колебаний: валентные и деформационные.
Основные особенности ИК полос поглощения.
Основные характеристические колебания: валентные OH-колебания и водородная связь, валентные CO-колебания, NH-колебания, NO-колебания.
Особенности измерения поглощения в ИК области, основные способы приготовления образцов.
Фотофизические свойства комплексов полупроводниковых квантовых точек CdSe/ZnS с молекулами порфирина в водных средах.
Список литературы.
Законы поглощения света; электронно-колебательные спектры многоатомных молекул.
Закон поглощения света (закон Бугера-Ламберта-Бера). Физические величины, характеризующие поглощение света атомно-молекулярными системами.
Аналитические применения спектров поглощения.
Основные случаи нарушения закона Бугера-Ламберта-Бера, “эффект сита”.
Полосы поглощения и колебательная структура электронных переходов.
Основные физические закономерности, обусловливающие активность колебаний в электронных спектрах, принцип Франка-Кондона.
Основы теории электронных спектров многоатомных молекул; электронные переходы основных классов органических соединений.
Основные характеристики электронных состояний: мультиплетность, дипольный момент перехода, сила осциллятора.
Классификация электронных переходов плоских систем: σ, π и n-электроны, π->π* и n->π* переходы.
Понятие о хромофорных группировках.
Этиленовый хромофор, линейные полиены.
Теория электронных спектров ароматических углеводородов, четырехорбитальная модель, бензольный хромофор.
Соединения с неуглеродными атомами и основные свойства n->π*-переходов.
Примеры нециклических соединений: полифенилы, красители.
Межмолекулярные взаимодействия и их проявления в электронно-колебательных спектрах.
Универсальные взаимодействия: динамический, статический.
и дисперсионный вклады.
Влияние водородной связи на n->π* переходы.
Слабые комплексы с переносом заряда, основные свойства состояний переноса заряда.
Электронные состояния димеров: давыдовское расщепление, экситонно-резонансные и зарядово-резонансные состояния.
Молекулярная люминесценции и безызлучательный перенос энергии.
Основные фотофизические процессы в молекулах: флуоресценция, фосфоресценция, внутренняя и интеркомбинационная конверсии. Закономерности молекулярной люминесценции.
Спектры люминесценции и спектры возбуждения. Основные правила их изменения.
Квантовый выход люминесценции и методы его измерения.
Флуоресценция и фосфоресценция при наличии n->π* переходов.
Статическое и динамическое тушение люминесценции.
Безызлучательный перенос энергии. Основные закономерности индуктивно-резонансного переноса энергии.
Обменно-резонансный перенос энергии, фотодинамический эффект и основные свойства синглетного кислорода.
Основные представления теории безызлучательных переходов в многоатомных молекулах.
Поглощение и люминесценция полупроводниковых квантовых точек с позиций молекулярной спектроскопии.
Происхождение и природа электронных состояний квантовых точек. Понятие о конфайнменте.
Спектры поглощения и люминесценции квантовых точек. Размерная зависимость спектральных свойств.
Особенности фотофизических процессов в квантовых точках. Выполнимость основных закономерностей поглощения и люминесценции.
Основы колебательной инфракрасной спектроскопии.
Колебательные переходы многоатомных молекул. Молекула как механическая система с упругими связями.
Групповые характеристические частоты. Классификация колебаний: валентные и деформационные.
Основные особенности ИК полос поглощения.
Основные характеристические колебания: валентные OH-колебания и водородная связь, валентные CO-колебания, NH-колебания, NO-колебания.
Особенности измерения поглощения в ИК области, основные способы приготовления образцов.
Фотофизические свойства комплексов полупроводниковых квантовых точек CdSe/ZnS с молекулами порфирина в водных средах.
Список литературы.