Promocijas darbs “"AMORFU PLĀNU KĀRTIŅU VEIDOJOŠU ORGANISKO SAVIENOJUMU OPTISKO ĪPAŠĪBU UN PASTIPRINĀTĀS SPONTĀNĀS EMISIJAS IZPĒTE IESPĒJAMIEM PIELIETOJUMIEM ORGANISKOS CIETVIELU LĀZEROS".
Darba zinātniskais vadītājs LU Cietvielu fizikas institūta vadošais pētnieks Dr.phys Aivars Vembris.
Anotācija:
Promocijas darba ietvaros tika pētīti Rīgas Tehniskā Universitātē jaunsintezētie amorfas kārtiņas no šķīduma veidojošie, oriģinālie piraniliden fragmentu saturošie, organiskie savienojumi, noteiktas to atšķirīgas struktūras elementu (elektronu donoru un akceptoru grupu) ietekme uz molekulā notiekošām elektronu pārejām, optiskām un ASE īpašībām un to uzlabošanas iespējām viesa-saimnieka sistēmā (pasīva polimēra matricā). Pētāmo savienojumu plānās kārtiņas tika pagatavotas no šķiduma ar rotējošā-diska iekāru. Izpētīta molekulu struktūras ietekme uz absorbciju, fotoluminiscenci, PLQY un ASE īpašībām. Noteikts, ka molekulas akceptorās grupas elektronu akceptoro īpašību pieaugums sekmē savienojuma absorbcijas spektra sarkano nobīdi. Noteikts, ka 2-ciānoacetāt fragmenta pievienošana mono-stiril piranilidēn fragmentu saturošā savienojuma elektronu akceptorā būtiski samazina molekulu starpmolekulālo mijiedarbību cietā kārtiņā un uzlabo, no šķīduma pagatavojamo, amorfo plāno kārtiņu optisko kvalitāti, sekmējot PLQY pieaugumu un ASE ierosmes enerģijas samazināšanos. Noskaidrots organisko cietvielu lāzeru aktīvās vides radīšanas pielietojumiem visperspektīvākais savienojums - KTB: PLQY=23% un Eth=24 μJ/cm2. Tika noskaidrots, ka simetrisko, divas elektronu donorās grupas saturošo savienojumu vismaz piecas reizes zemākas PLQY un augstākas ASE ierosmes enerģijas, salīdzinājumā ar ne-simetriskiem savienojumiem, ir saistītas ar cietā kārtiņā notiekošām, bis-stiril savienojumu molekulu izkropļošanās, dēļ molekulas akceptoru un donoru grupas savienojošo ķēdžu savērpšanās, kas izraisa starpmolekulārās mijiedarbības pieaugumu un enerģijas slazdu veidošanos. Specifiska mijiedarbība starp izkropļotām molekulām sekmē iepriekš aizliegtas elektronu pārejas "atvēršanos" izraisot emisijas spektra sarkano nobīdo un/vai vēl viena ASE pīķa parādīšanos savukārt ierosmes enerģijas pārdalīšanos starp vairākiem iespējamiem emisijas stāvokļiem, izraisa lielu (>>2 mJ/cm2) ASE ierosmes enerģijas pieaugumu. Savienojumu iejaukšana polimēra matricā palielina attālumu starp krāsvielu molekulām, samazinot to starpmolekulāro mijiedarbību, izraisot PLQY pieaugumu un ievērojamu ASE ierosmes enerģijas samazināšanos, krāsvielu koncentrāciju diapazonā 10 - 30wt%. Viss lielāko ASE ierosmes enerģijas samazināšanu iespējams panākt polivinilkarbazola matricā. KTB:PVK sistēmā vislielākais KTB ASE ierosmes enerģijas samazinājum (9 μJ/cm2) iespējams pie 20wt% KTB koncentrācijas PVK matricā. Krāsvielu molekulu koncentrācijas izmaiņām polimēra matricā, atbilst pārbīdāms fotoluminiscences un ASE spektrs.
Atslēgvārdi: organiskie cietvielu lāzeri, pastiprinātā spontānā emisija, aktīvā vide, organiskās molekulas, viesa-saimnieka sistēma, amorfas plānās kārtiņas
Tēzes:
- Pretstatā bis-stiril savienojumiem, ne-simetriskās mono-stiril molekulas ar vienu elektronu donoro grupu, veidojot cietu kārtiņu, nekropļojas. Kā rezultātā tām piemīt līdz pat piecas reizes augstākas PLQY un vismaz par kārtu zemākas ASE ierosmes enerģijas vērtības.
- 2-ciānoacetāt fragmenta pievienošana, piranilidēna fragmentu saturoša, mono-stiril savienojuma elektronu akceptorā būtiski samazina starpmolekulāro mijiedarbību, sekmējot visaugstāko PLQY un viszemāko ASE ierosmes enerģijas vērtību iegūšanu KTB un KTBC savienojumu kārtiņās, attiecīgi 23%, 16% un 24 μJ/cm2, 25 μJ/cm2 .
- Pateicoties krāsvielu molekulu attālināšanai, iejaucot pasīva polimēra matricā, samazinās to starpmolekulārā mijiedarbība, kā rezultātā šādi pagatavotā viesa-saimnieka sistēmā pie zemām krāsvielu koncentrācijām var tikt vairākkārtīgi uzlabotas neatšķaidītu savienojumu kārtiņā iegūtās PLQY un ASE ierosmes enerģijas vērtības. Viszemākās 9 μJ/cm2 ASE Eth iegūtas KTB:PVK viesa-saimnieka sistēmā, pie 20wt% KTB koncentrācijas PVK matricā. Kā rezultātā, KTB:PVK viesa-saimnieka sistēmas tiek izvirzītas kā pašas perspektīvākās izmantošanai organisko cietvielu lāzeru aktīvās vides radīšanai.
- Atšķirīga KTB molekulas solvācija polimēros ir par iemeslu izmaiņām tās dažādu daļu/grupu iesaistīšanās ietekmes raksturā molekulā notiekošajos enerģijas pārneses procesos, kas savukārt spēcīgi ietekmē savienojuma absorbcijas un emisijas īpašibas, solvatohromijas nobīdes raksturu un ASE.