Ноябрь 2015, № 13 (188)

УДК: 535.34:535.137Русинов А.П., Кучеренко М.Г. ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ МОЛЕКУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ В ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРАХ И ПЛЕНКАХИсследование объектов и систем, структурированных в нанометровом масштабе, вызывает большой интерес у исследователей вследствие наличия у них специфических физических свойств. Вследствие значительных экспериментальных сложностей и ограниченности теоретических подходов основное внимание сейчас уделяется изучению сравнительно простых нанообъектов, для которых имеются подходящие экспериментальные методы, известны методики синтеза и разработаны физические модели для теоретического описания их свойств. В качестве такой системы рассмотрены коллоидные растворы наночастиц (НЧ) металла и наночастицы, внедренные в полимерные пленки. Влияние металлических НЧ на молекулярное окружение определяется наличием в них плазмонных колебаний плотности электронного газа, что изменяет эффективность взаимодействия близлежащих молекул с внешним электромагнитным полем и скорость фотоиндуцированных процессов в данной области. Исследовано влияние различных концентраций НЧ серебра на спектры поглощения молекул органических красителей в водных растворах и пленках поливинилового спирта. Обнаружено, что с увеличением концентрации НЧ металла оптическая плотность полимерных растворов и пленок в полосе 380–450 нм монотонно увеличивается, а в полосе 490–570 нм ведет себя немонотонно: при малых концентрациях НЧ возрастает, а при больших  — уменьшается. Максимальное усиление поглощения красителя наблюдается при концентрации НЧ порядка 10^-9 моль/л. На основе модели влияния металлической наночастицы на взаимодействие молекулы органического красителя с линейно поляризованным монохроматическим электромагнитным полем рассчитаны пространственные, ориентационные и частотные зависимости вероятности перехода в молекуле красителя вблизи НЧ. Показано качественное согласие расчетных частотных зависимостей с экспериментальными результатами концентрационного эффекта влияния НЧ серебра на интенсивность поглощения молекул красителей в различных спектральных диапазонах.Ключевые слова: наночастица серебра, органический краситель, спектр поглощения, вынужденные переходы.

Загрузить

Список использованной литературы:

1. Климов В.В. Наноплазмоника.  — М.: Физматлит, 2009.  — 480 с.  — ISBN 978-5-9221-1030-3.

2. Delga A. , J. Feist, J. Bravo-Abad and F.J. Garcia-Vidal Theory of strong coupling between quantum emitters and localized surface plasmons. // Journal of Optics.  — 2014.  — V.16,  — 114018 (8 pp).

3. Наночастицы металлов в полимерах. / А.Д. Помогайло, А.С. Розенберг, И.Е.Уфлянд.  — М.: Химия, 2000.  — 672 с.

4. Кособукин В.А. Анизотропные эффекты локального поля наночастиц в плазмонной оптике и магнитооптике. // Физика твердого тела.  — 2012.  — №12. Т.54. С. 2340-2348.

5. Зейниденов А.К., Ибраев Н.Х., Кучеренко М.Г. Влияние наночастиц серебра на электронные переходы в молекулах красителей и генерационные характеристики жидкостных лазеров на их основе. // Вестник ОГУ.  — 2014.  — №9. Т.170, — С. 96-102.

6. Суворова Т.И., Балбекова А.Н., Клюев В.Г. и др. Усиление люминесценции молекул красителей в присутствии серебряных наночастиц. // Оптический журнал. — 2012.  — Т. 79.  — №1. — С. 79–82.

7. Long-De Wang, Tong Zhang, Xiao-Yang Zhang et.al. Optical properties of Ag nanoparticle-polymer composite film based on two-dimensional Au nanoparticle array film. // Nanoscale Research Letters.  — 2014.  — №9, P. 155.

8. Solomon S.D. et.al. Synthesis and Study of Silver Nanoparticles. // Journal of Chemical Education.  — 2007.  — Vol. 84.  — №2.  — P. 322–324.

9. Porel S., Venkatram N., Narayana Rao D., Radhakrishnan T.P. In situ synthesis of metal nanoparticles in polymer matrix and optical limiting. // Application Journal of Nanoscience and Nanotechnology.  — 2007.  — Vol.7.  — P. 1–6.

10. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов.  — М.: КомКнига , 2006.  — 592 с. 

11. Рогач А.Л., Хвалюк В.Н., Гурин В.С. Образование высокодисперсного серебра при восстановлении ионов Ag+ в водных растворах. // Коллоидный журнал.  — 1994.  — Т.56.  — №12.  — С. 276–278.

12. Khlebtsov N.G., Mel'nikov A.G., Bogatyrev V.A. et.al. // J. Phys. Chem. B. — 2005.  — V. 109.  — P. 13578.

13. Крутяков Ю.А., Кудринский А.А Оленин А.Ю. и др. Синтез и свойства наночастиц. // Успехи химии.  — 2008.  — №77. Т.3,  — С. 242–269.

14. Клышко Д.Н. Физические основы квантовой электроники: Учеб. руководство. / под ред. А.А. Рухадзе.  — М.: Наука. 1986.  — 296 с.

15. Ландау Л.Д., Лифшиц. Е.М. Квантовая электродинамика. Т. IV. М.: Наука. 1989. -728 с.

16. Ландау Л.Д., Лифшиц. Е.М. Электродинамика сплошных сред. Т. VIII. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003.  — 656 с.

О статье

Авторы: Русинов А.П., Кучеренко М.Г.

Год: 2015

Главный редактор

Сергей Александрович
МИРОШНИКОВ

© Электронное периодическое издание: ВЕСТНИК ОГУ on-line (VESTNIK OSU on-line), ISSN on-line 1814-6465
Зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-37678 от 29 сентября 2009 г.
Учредитель: Оренбургский государственный университет (ОГУ)
Главный редактор: С.А. Мирошников
Адрес редакции: 460018, г. Оренбург, проспект Победы, д. 13, к. 2335
Тел./факс: (3532)37-27-78 E-mail: vestnik@mail.osu.ru