Возбужденные состояния, фотофизические свойства и структура переходов сложной молекулы 1,4-фенилен-2,2'-бисоксазол

Рассмотрены фотофизические свойства новой активной сложной молекулы 1,4-фенилен-2,2'-бисоксазол (ОРО), способной флуоресцировать и генерировать излучение в области длин волн λ ≈ 340–420 нм с высоким квантовым выходом флуоресценции γ ≈ 0.45–0.93 и низкими пороговыми плотностями накачки Elp в растворителях различной природы. Методом матриц плотности показано, что растворитель влияет на характер локализации электронной плотности по атомам и фрагментам сложной молекулы ОРО в основном состоянии, что приводит к закономерному изменению ее геометрии. Следствием изменения распределения длин связей в циклах молекулы ОРО при протонировании атомов азота является изменение структуры возбужденных электронных синглетных (Si*) и триплетных (Ti) состояний и переходов S0 → Sn*, S1* → S0, S1* → Sn*, T1 → Tn, T1 → S0, определяющих фотофизические характеристики сложных соединений. Измерены и вычислены спектрально-флуоресцентные и генерационные характеристики сложной гетероатомной молекулы ОРО в растворителях различной природы и в газовой фазе. Установлено, что снижение или увеличение Elp в парáх или при изменении свойств растворителя связано с динамичным разнесением либо перекрытием полос генерации излучения и наведенного поглощения на переходах S1 → Sn* и T1 → Tn. Отсутствие генерации излучения в концентрированных кислотах связано с практически полным перекрытием полос предельного усиления и наведенного (T1 → Tn)-поглощения. Показана возможность практического применения метода априорно-структурного моделирования для квантово-механического управления свойствами возбужденных состояний и переходов.

EXCITED-STATES, PHOTOPHYSICAL PROPERTIES AND TRANSITIONS OF COMPLEX MOLECULE 1,4-PHENYLEN-2,2'-BISOXAZOL

Photophysical properties of a new complex active molecule 1,4-phenylen-2,2'-bisoxazol (OPO) are considered. This molecule demonstrates fluorescence and light generation in the wavelength region lambda approximately 340 -420 nm with high quantum efficiency of fluorescence gamma approximately 0.45 - 0.93 and low threshold pump densities E(lp) in solvents of different nature. By means of the density matrix approach it has been shown that the solvent affects the localization of the- electron density over atoms and fragments of the complex OPO molecule in the ground state. This leads to a regular change of the geometry of the molecule. As a consequence of the change of the distribution of bond lengths in the cycles of the OPO molecule, when the hydrogen atom attacks the undivided pair of electrons of the nitrogen atoms, the structure of excited electron singlet (S(i)*) and triplet (T(i) states and S0 --> S(n)*, S1* --> S0, S1* --> S(n)*, T1 --> T(n)* T1 --> S0 transitions is changed too. These states and transitions define photophysical properties of complex compounds. Spectral-fluorescence and generation characteristics of the complex heteroatomic OPO molecule in solvents of different nature and in the gaseous phase have been measured and calculated. It has been established that an increase or decrease of E(lp) in vapors or when the properties of the solvent are changed are connected with dynamic separation or overlapping of the light generation bands and the bands of induced absorption on S1* --> S(n)* and T1 --> T(n) transitions. The absence of light generation in concentrated acids is connected with practically complete overlapping of the bands of limiting gain and of induced T1 --> T(n) absorption. The possibility to apply the method of a priori-structural modeling to the quantum mechanics control of the properties of excited states and transitions has been demonstrated.