Способ исследования электронно-колебательных спектров многоатомных молекул в изотропных средах Советский патент 1980 года по МПК G01N21/40 

(54 СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ МНОГОАТОМНЫХ МОЛЕКУЛ В ИЗОТРОПНЕЛХ

1

Изобретение относится к области спектроскопии, и в -частности, к; способам излучения колебательной структуры электронных спектров многоатомных молекул.5

Известен способ исследования электронно-колебательных спектров многоатомньах молекул на основе использования монокристаллических систем Шпольского 1. Этот способ требует О больших затрат времени в связи с трудностями выращивания монокристаллов и работы с ними, имее- ог заниченную сферу.применения в связи с неуниверсальностью эффекта Шпольс- 15 кого.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ исследования спектрально-люминесцёйт- , ных характеристик веществ в изо- 20 тропных средах 2. По этому спосот бу исс тедуемое вещество растворяют в растворителе, стеклующемся при низких температурах, охлаждгшт до гелиевых температур,возбуждают лю- 25 минесценцию образца уз«омонохроматическим светом, регистрируют тонкоструктурный спектр люминесценции и по положению линий спектра определяют частота колебаний молекул. 30 СРЕДАХ

Этот способ требует меньших затрат времени и более универсален.

Однако он не позволяет получать информацию об ориентации моментов электронно-колебательных переходов, поскольку измеряются только скалярные характеристики (частота и интенсивность).

Цель изобретения - увеличение числа определяемых параметров.

Указанная цель достигается тем, что возбуждают люминесценцию образца линейно-поляризованным светом, регистрируют тонкоструктурный спектр через поляцизационное устройство (анализатор) последовательно при различных ориентациях анализатора, по меньшей мере при двух ориентациях, по интенсивностям отдельных линий в этих спектрах определяют степень поляризации люминесценции для каждой бесфоновой электронноколебательной линии и по известной формуле Левшина-Перреиа определяют ориентацию моментов переходов для индивидуальных электронно-колебательных переходов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема экспериментальной установки; на фиг. 2 - участок тонкоструктуного спектра флуоресценции ок-згаэтилпорфина при двух ориентациях поляроида-анализатора: а) аналиэатор пропускает вертикально поляризованный свет интенсивностью б) анализатор пропускает горизонтально поляризованный свет интенсивностью J. Пример 1. Незамещенный хлорин (дигидропорфин) растворяют в стеклующейся смеси толуол-лиэтиловый эфир (1:2), помещают в оптический гелиевый криостат 1 и охлаждают до 4,2°К. Возбуждают флуоресценцию светом He-Ne-лазера 2 мощностью 5 мвт, длина волны которого (, Л. 6828 X) попадает в область О-О-полосы поглощения хлорида, возбуждающий свет поляризуют с помощью поляризатора 3. Тонкоструктурные -спектры регистрируют с помощью спектрометра 4, перед входной щельй которого устанавливают поляризационное устройство - анализатор 5, который служит для выделения в излучаемом световом потоке составляющей электрического вектора по данному направлению. Запийывают тонкоструктурный спектр флуоресценции при двух ориентациях анализатора 5, соответствующих вертикальной (z) и горизонтальной (Х) поляризации света, выходящего из анализатора. По спектрограммам определют интенсивности бесфоновых электронно-колебательных линий J и Jx, степень поляризации определяют как Р

- Х для линии в отдель г )(

ности. По формуле Левшина-Перрена легко определяется угол л между моментами переходов для О-О-пёрехбда и данного вибронного перехода. В частности, если Р +0,5, то электронно-колебательный переход поляризован параллельно чисто i электронному переходу, а если Р -0,33, то перпендикулярно ему. Из результатов измерений следует, что для частот хлорина 156, 290, 809, 723, 746, 96 984, 1368 см электронно-колебательный переход параллелен 0-О-переходу а -для частот 740 и 1607 перпендикулярен ему. В первом случае колебания относятся к типу симметЕ)ии А (полносимметричные колебания), во втором - к типу В (неполносимметричныё колебания).

Пример 2. Октаэтилпорфин растворяют в хлороформе и вносят в раствор полистирола в хлороформе. Хлороформ медленно испаряют и получают полимерную пленку, прокрашенну октаэтилпррфином, которая служит образцом для исследования. помещают в оптический гелиевый; криостат и возбуждают флуоресценцию светом квазинепрерывного лазера на красителе (А 6190 А); накачиваемого светом азотного лазера. Остальные операции те же, что и в примере 1 . На фиг. 2 показан участок . спектра тонкоструктурного флуоресценции октаэтилпорфина, соответствующий значениям колебательных частот 1550-1625 см при двух положениях анализатора. На фиг. 2 видно, что для колебания с частотой 1595 см J(/ 7 J, т.е. степень поляризации отрицательна, и соответствующий электронно-колебательный переход поляризован перпендикулярно чисто электронному. Для остальных трех колебаний J-j,. х т.е. степень поляризации положительна, что свидетельствует о параллельной ориентат ции моментов переходов данных вибронных переходов и 0-0-перехода. Способ исследования спектров многоатомных молекул в изотропных средах позволяет измерять векторные характеристики излучения для отдельных бесфоновых линий и таким образом получать информацию об ориентации моментов индивидуальных электронноколебательных переходов, проявляющихся в спектрах флуоресценции, поглощения и фосфоресценции молекул исследуемых веществ, что позволяет судить о свойствах и симметрии нормальных колебаний молекул в различных электронных состояниях.

При возбуждении в области О-О-перехода S и измерении степени поляризации для отдельных диний флуоресценции получсцот данные о поляризации вибронных переходов с испусканием света, т.е. о свойствах и симметрии нормальных колебаний основ- ного состояния, активных в спектрах флуоресценции. Аналогично, возбуждение в области 0-0-перехода SQ- Т( и измерение степени поляризации для отдельных линий фосфоресценции дает данные о свойствах нормальных колебаний основного соетояния, активных в спектрах фосфоресценции. При возбуждении в области данного виброннрго перехода и измерении степени поляризации 0-О-линии (либо в канале 5 - Sg , либо Т SQ ) получают сведения о свойствах и симметрии нормальных колебаний возбужденных состояний S или Т Таким образом, способ существенно расширяет объем информации, получаемой при.исследовании молекулярного спектра.

Формула изобретения

1. Способ исследования электронно 0 колебательных спектров многоатомных молекул в изотропных средах, включающий формирование образца путем растворения исследуемого вещества в растворителе, стеклующемся при низких температурах, охлаждение до

галиевых температур, возбуждение люминесценции образца узкомонохроматическим светом и регистрации тонкоструктурного спектра люминесценции, отличающийся тем, что, с целью расширения спектра люминесценции, увеличения числа определяемых параметров, возбуждают люминесценцию образца .линейно-поляризованным светом, регистрируют тонкоструктурный спектр через поляризационное устройство-анализатор последовательно при различных ориентациях анализатора, по меньшей мере двух ориентациях, по интенсивностям отдельных линий в этих спектрах определяют степень поляризации люминесценции для каждой бесфоновой электронно-колебательной линии и определяют ориентацию моментов переходов для индивидуальных электронно-колебательных переходов .. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что угол между направлениями ориентации анализатора .составляет 90°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Chem Phys Lett, 1975, v 35, p . M. Lamotte, A.M. Merbe,

J. Jonssot-Dubten, F. Dupuy., Multiplet structure of the emission banels

of coronene and perylene in n-n ptane singlecrystals.

2.Персонов P.И. и др. Возникновение тонкой структуры в спектрах флуоресценции сложных молекул при лазерном возбуждении. Письма в ЖЭТФ, 1972, т. 15, 10, с. 609-612 (прототип ) 4