Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

CИНТЕЗ И ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МУЛЬТИХРОМНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

Полный текст:

Аннотация

Разработан уникальный метод «самосборки» мультислойных мультихромных молекулярных кристаллов из трех полиметиновых красителей различного строения, поглощающих свет в широком спектральном диапазоне. В основе метода лежит формирование в водном растворе анионных платформ J-агрегатов магниевых комплексов тиамонометинцианинов с последующим матричным синтезом на поверхности платформ J-агрегатов двух катионных триметинцианинов. Исследованы спектральные, люминесцентные и фотоэлектрические свойства полученных мультихромных кристаллов красителей. Показано, что каждый из получаемых мультихромных органических кристаллов является многослойным фотоэлементом, который обладает фотопроводимостью в трех максимумах экситонного поглощения — в синей, зеленой и красной областях спектра с эффективностью от 2.7 до 6.1 %. Полученные результаты создают основу для технологической разработки высокоорганизованных молекулярных наноструктур с уникальными оптическими и фотоэлектрическими свойствами с целью их использования в органической и гибридной органо/неорганической фотонике и оптоэлектронике, в том числе в качестве тонкопленочных фотопреобразователей для широких спектральных областей.

Об авторах

Б. И. Шапиро
МИРЭА — Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий)
Россия
119571, Москва, просп. Вернадского, 86


А. Д. Некрасов
МИРЭА — Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий)
Россия
119571, Москва, просп. Вернадского, 86


В. С. Кривобок
Физический институт имени П.Н. Лебедева (ФИАН)
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 53


Е. В. Манулик
МИРЭА — Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий)
Россия
119571, Москва, просп. Вернадского, 86


В. С. Лебедев
Физический институт имени П.Н. Лебедева (ФИАН)
Россия
119991, Москва, Ленинский просп., 53


Список литературы

1. J-Aggregates, Edited by T. Kobayashi, World Scientific. Singapore, New Jersey, London: Hong Kong, 1996. 228 p.

2. Шапиро Б.И. Молекулярные ансамбли полиметиновых красителей // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 5. С. 484-510.

3. Würthner F., Kaiser T.E., Saha-Möller C.R. J-aggregates: from serendipitous discovery to supramolecular engineering of functional dye material // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. № 15. P. 3376–3410.

4. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса. Пер. с англ. под ред. А.Л. Картужанского. 4-е изд. Л.: Химия, 1980. 672 c.

5. Шапиро Б.И. Теоретические начала фотографического процесса. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 288 c.

6. Kometani N., Tsubonishi M., Fujita T., Asami K., Yonezawa Y. Preparation and optical Absorption spectra of dye-coated Au, Ag, and Au/Ag colloidal nanoparticles in aqueous solutions and in alternate assemblies // Langmuir. 2001. V. 17. № 3. P. 578–580.

7. Wiederrecht G.P., Wurtz G.A., Bouhelier A. Ultrafast hybrid plasmonics // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 461. № 4–6. P. 171–179.

8. Lebedev V.S., Vitukhnovsky A.G., Yoshida A., Kometani N., Yonezawa Y. Absorption properties of the composite silver/dye nanoparticles in colloidal solutions // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2008. V. 326. № 3. P. 204–209.

9. Лебедев В.С., Медведев А.С., Васильев Д.Н., Чубич Д.А., Витухновский А.Г. Оптические свойства композитных наночастиц благородных металлов, покрытых мономолекулярным слоем J-агрегата органического красителя // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 3. С. 246–253.

10. Шапиро Б.И., Кольцова Е.С., Витухновский А.Г., Чубич Д.А., Толмачев А.И., Сломинский Ю.Л. Взаимодействие плазмонов наночастиц золота с агрегатами полиметиновых красителей: наночастицы-«невидимки» // Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6. № 7–8. С. 81–83.

11. Vujačić A., Vasić V., Dramićanin М., Sovilj S., Bibić N., Hranisavljevic J., Wiederrecht G. Kinetics of J-Aggregate formation on the surface of Au nanoparticle colloids // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. № 7. P. 4655–4661.

12. Wiederrecht G., Wurtz G., Hranisavljevic J. J-aggregates on metal nanoparticles characterized through ultrafast spectroscopy and near-field optics // Scanning. V. 26. № 5(1). P. 2–9.

13. Лебедев В.С., Медведев А.С. Эффекты плазмон-экситонного взаимодействия при поглощении и рассеянии света двухслойными наночастицами металл/J-агрегат // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. № 8. С. 701–713.

14. Lebedev V.S., Medvedev A.S. Absorption and scattering of light by hybrid metal/j-aggregate nanoparticles: plasmon–exciton coupling and size effects // J. Russ. Laser Res. 2013. V. 34. № 4. P. 303–322.

15. Antosiewicz T.J., Apell S.P., Shegai T. Plasmon–exciton interactions in a core-shell geometry: from enhanced absorption to strong coupling // ACS Photonics. 2014. V. 1. № 5. P. 454–463.

16. Yoshida A., Kometani N. Effect of the interaction between molecular exciton and localized surface plasmon on the spectroscopic properties of silver nanoparticles coated with cyanine dye J-aggregates // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 7. P. 2867–2872.

17. Лебедев В.С., Медведев А.С. Оптические свойства трехслойных металлоорганических наночастиц с внешней оболочкой молекулярных J-агрегатов // Квантовая электроника. 2013. Т. 43. № 11. С. 1065–1077.

18. Gülen D. A numerical spectroscopic investigation on the functionality of molecular excitons in tuning the plasmonic splitting observed in core/shell hybrid nanostructures // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 32. P. 13825–13831.

19. Kondorskiy A.D., Kislov K.S., Lam N.T., Lebedev V.S. Absorption of light by hybrid metalorganic nanostructures of elongated shape // J. Russ. Laser Res. 2015. V. 36. № 2. P. 175–192.

20. Yoshida A., Uchida N., Kometani N. Synthesis and spectroscopic studies of composite gold nanorods with a double-shell structure composed of spacer and cyanine dye J-aggregate layers // Langmuir. 2009. V. 25. № 19. P. 11802–11807.

21. Ni W., Ambjörnsson T., Apell S.P., Chen H., Wang J. Observing plasmonic-molecular resonance coupling on single gold nanorods // Nano Lett. 2010. V. 10. № 1. P. 77–84.

22. Zengin G., Johansson G., Johansson P., Antosiewicz T.J., Käll M., Shegai T. Approaching the strong coupling limit in single plasmonic nanorods interacting with J-aggregates // Nature Scientific Reports. 2013. V. 3. Art. 3074 (8 p.).

23. Melnikau D., Savateeva D., Susha A., Rogach A.L., Rakovich Y.P. Strong plasmon-exciton coupling in a hybrid system of gold nanostars and J-aggregates // Nanoscale Res. Lett. 2013. V. 8. № 1. P. 134–140.

24. Шапиро Б.И., Тышкунова Е.С., Кондорский А.Д., Лебедев В.С. Поглощение света и плазмон-экситонное взаимодействие в трехслойных наностержнях с золотой сердцевиной и внешней оболочкой из молекулярных Jи H-агрегатов красителей // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 12. С. 1153–1160.

25. Slavnova T.D., Chibisov A.K., Gorner H. Kinetics of salt-induced J-aggregation of cyanine dyes // J. Phys. Chem. A. 2005. V. 109. № 21. P. 4758–4765.

26. Шапиро Б.И., Белоножкина Е.А., Тяпина О.А., Кузьмин В.А. Влияние многозарядных неорганических и органических катионов на J-агрегацию полиметиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 1–2. С. 67–71.

27. Шапиро Б.И. «Блочное строительство» агрегатов полиметиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 3–4. С. 72–83.

28. Некрасов А.Д., Шапиро Б.И. Влияние многозарядных парамагнитных катионов металлов на J-агрегацию тиацианиновых красителей // Химия высоких энергий. 2011. Т. 45.

29. Шапиро Б.И., Саталкина Е.А., Некрасов А.Д. Матричный синтез мультислойных агрегатов полиметиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9. № 7–8. С. 13–18.

30. Шапиро Б.И., Манулик Е.В. Мультихромные J-агрегаты цианиновых красителей для видимой и ИК-области спектра // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 5–6. С. 14–17.

31. Давиденко Н.А., Ищенко А.А., Павлов В.А. Особенности фотогенерации носителей зарядов в пленках аморфных молекулярных полупроводников, допированных скварилиевым красителем // Журнал научной и прикладной фотографии. 1999. Т. 44. № 2. С. 52–56.

32. Kometani N., Nakajima H., Asami K., Yonezawa Y., Scheblykin I.G., Vitukhnovsky A.G. Luminescence properties of the J-aggregate of cyanine dyes in multilayer assemblies // J. Luminescence. 2000. V. 87–89. P. 770–772.

33. Sorokin A.V., Pereverzev N.V., Grankina I.I., Yefimova S.L., Malyukin Yu.V. Evidence of exciton self-trapping in pseudoisocyanine J-aggregates formed in layered polymer films // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. № 49. Р. 27865–27873.

34. Yefimova S.L., Sorokin A.V., Katrunov I.K., Malyukin Yu.V. Excitation localization effects in nanoscale molecular clusters (Jaggregates) // Low Temp. Phys. 2011. V. 32. № 2. P. 157–162.

35. Bricks J.L., Slominskii Y.L., Panas I.D., Demchenko A.P. Fluorescent J-aggregates of cyanine dyes: basic research and applications review // Methods Appl. Fluoresc. 2017. V. 6. № 1. P. 01200.

36. Dimitriev O.P., Piryatinski Y.P., Slominskii Y.L. Excimer emission in J-aggregates // J. Phys. Chem. Lett. V. 9. № 9. P. 2138–2143.


Просмотров: 81


ISSN 1992-7223 (Print)