Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области оптики, оптоэлектроники и спектроскопии.



Научное открытие "Явление кооперативной сенсибилизации люминесценции".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление стабилизации-лабилизации электронно-возбужденных, многоатомных молекул, заключающееся в том, что в результате обмена электронно-возбужденных многоатомных молекул колебательной энергией с другими молекулами происходит изменение безызлучательной дезактивации электронно-возбужденных молекул, приводящее к усилению флюоресценции при возбуждении молекул квантами частоты, большей частоты инверсии, или к ослаблению флюоресценции при возбуждении молекул квантами частоты, меньшей частоты инверсии".
Авторы: Н. А. Борисевич, Б. С. Непорент.
Номер и дата приоритета: № 186 от 18 мая 1955 г.


Описание открытия.
Член-корреспондент АН СССР, академик АН БССР Н. А. Борисевич (Институт физики АН БССР) и доктор физико-математических наук Б. С. Непорент (Государственный оптический институт имени С. И. Вавилова) открыли неизвестное ранее в молекулярной физике явление стабилизации-лабилизации электронно-возбужденных многоатомных молекул.
"При поглощении света, - рассказывают авторы открытия, - молекулы переходят в возбужденное состояние. При этом изменяется энергия их внешних электронов. Такое состояние, как правило, неустойчиво, и возбужденные молекулы дезактивируются – через короткое время переходят в невозбужденное состояние с излучением кванта света – или разрушаются. Возбужденные молекулы могут образовываться в результате химических реакций даже в темноте, а также под действием радиоактивных или рентгеновских излучений.

Молекула служит тонким инструментом преобразования световой энергии в другие виды энергии. Возбужденная молекула может вовлекать в различные практически важные взаимодействия окружающие молекулы или атомы, образуя сложную последовательность физических, химических или биологических процессов. Без учета таких взаимодействий часто трудно понять процессы, происходящие в химических лазерах или в атмосфере, в факелах ракет или в зеленом листе растения. Поэтому важно было понять и описать механизмы процессов, протекающих в сложных молекулах после их возбуждения, механизмы преобразования энергии возбуждения взаимодействия электронно-возбужденных молекул с окружающей средой.

Обращали на себя внимание два решающих обстоятельства. В процессе возбуждения происходит изменение не только электронной, но и колебательной (тепловой) энергии молекул. Мы пришли к выводу, что нужно рассматривать прежде всего газовую фазу (пары), в которой создаются условия, когда молекулы практически не сталкиваются, не взаимодействуют в возбужденном состоянии и способны сохранять запас колебательной энергии. А этот запас существенно зависит от энергии падающего кванта и может быть настолько большим, что приводит к разрушению молекул. Нам удалось показать, что добавление к исследуемым парам других молекулярных или атомарных газов приводит к столкновениям молекул, что регулирует количество колебательной энергии в молекулах, изменяя вероятность их безызлучательной дезактивации.

В качестве чувствительного индикатора взаимодействий электронно-возбужденных молекул с другими частицами использована способность возбужденных молекул флюоресцировать. Такое явление можно наблюдать наглядно. На молекулы в газовой фазе в смеси с другими химически неактивными молекулами направляется пучок света с заданной энергией кванта. Если кванты света имеют большую частоту, то по мере увеличения давления постороннего газа свечение молекул значительно усиливается. Если же кванты света малой частоты, интенсивность свечения резко уменьшается. Достаточно сравнительно небольшого количества постороннего газа, чтобы изменить интенсивность флюоресценции во много раз.

В результате многочисленных экспериментов было установлено, что изменения свойств флюоресцирующих молекул при столкновениях с молекулами посторонних газов вызваны изменением безызлучательной дезактивации их электронно-возбужденных состояний. Безызлучательные переходы сильно зависят от запаса, колебательной энергии. При возбуждении большими частотами избыточный запас колебательной энергии передается к молекулам постороннего газа, уменьшая вероятность безызлучательного перехода. Такая стабилизация и приводит к "охлаждению" возбужденных молекул, к улучшению их фотостойкости.

При взаимодействии электронно-возбужденных молекул, у которых запас колебательной энергии меньше равновесного, с молекулами посторонних газов передача энергии идет в обратном направлении – от молекул постороннего газа к электронно-возбужденным молекулам. Увеличивается вероятность безызлучательного перехода, т. е. наступает лабилизация. Для каждого вещества существует своя частота, названная частотой инверсии, при возбуждении которой запас колебательной энергии в молекуле не изменяется, при этом не изменяется и интенсивность флюоресценции".

С открытием появилась возможность управлять устойчивостью электронно-возбужденных молекул, образовавшихся оптическим или химическим путем, регулировать химическую активность молекул в разных реакциях с помощью дозирования посторонних газов и т. д. Открытие имеет важное значение для дальнейшего развития теории и практики люминесценции и спектроскопии сложных молекул, фотохимии и кинетики химических реакций. Использование обнаруженного явления особенно перспективно для квантовой электроники.

Н. А. Борисевич и его ученики успешно решили проблему, над которой долгие годы работали ученые многих стран мира. В улучшении параметров лазера нового типа активную роль сыграла стабилизация перегретых мощным возбуждающим излучением органических молекул. Мощность генерируемого излучения повысилась в 15–20 раз, время работы лазера увеличилось. Обнаружено положительное влияние посторонних газов на сложные молекулы в разрядной плазме, на пары сложных молекул, подвергающиеся воздействию мощных электронных пучков. Созданы газовые модуляторы добротности лазеров – устройства, позволяющие с высокой эффективностью преобразовывать импульс лазерного излучения.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz