Лаборатория электронных спектров молекул

Вскоре после основания Института спектроскопии в 1969 г. был создан сектор электронных спектров, который позднее был преобразован в лабораторию. С момента основания и до момента смерти в 2002 г. сектор и лабораторию возглавлял проф. Р.И. Персонов. Первыми сотрудниками сектора кроме него были к. ф.-м.н. Е.И. Альшиц и Л.А. Быковская.

Одним из важнейших достижений лаборатории электронных спектров молекул явилась разработка методов "селективной спектроскопии молекул в твердых матрицах", позволяющих увеличить реальное спектральное разрешение в неупорядоченных системах до 105 раз. Эти открытия появились в результате экспериментов по исследованию природы широких спектральных полос в примесных твердых растворах, выполненных в 1972-73 гг. В этих экспериментах было обнаружено, что при достаточно низких температурах уширение таких спектров неоднородно, в них скрыто большое число узких бесфононных линий. Было показано, что тонкая структура в указанных спектрах может быть выявлена с помощью селективного лазерного возбуждения. Разработанный метод стал широко использоваться для получения тонкоструктурных спектров и получил в зарубежной литературе название: Fluorescence Line Narrowing (в ряде источников данный эффект также получил название эффекта Персонова). В ходе указанных экспериментов было также обнаружено, что при селективном лазерном облучении примесные центры могут испытывать разнообразные фотохимические и фотофизические превращения, приводящие к изменениям спектров фототрансформированных молекул. На изучении этих изменений основывается другой метод селективной спектроскопии, открытый в лаборатории в 1974 г. - метод выжигания узких стабильных спектральных провалов (ВП) в полосах поглощения.

В настоящее время исследования, проводимые в лаборатории, можно условно разделить на два тесно связанных направления. Первое связано с дальнейшим совершенствованием развитых в лаборатории методов ВП и селективного возбуждения тонкоструктурных спектров флуоресценции и их использованием для исследований процессов спектральной диффузии в неупорядоченных твердотельных средах; второе – с развитием и применением новых методов исследования процессов спектральной релаксации в примесных аморфных системах. Деятельность по второму направлению началась после прихода в лабораторию Ю.Г. Вайнера (1989 г.). Был развит метод некогерентного фотонного эха, который стал применяться для исследований быстрых динамических процессов в примесных молекулярных системах.

С 2000 г. для исследований внутренней динамики сложных твердотельных сред Ю.Г. Вайнером и А.В. Наумовым в сотрудничестве с группой Л.Кадора (Университет г.Байройта, Германия) стал развиваться метод спектроскопии одиночных молекул. В совокупности, используемые методы позволяют получать богатую информацию, как о свойствах примесных молекул, так и о свойствах самой матрицы. В таких исследованиях проблемы молекулярной спектроскопии тесно переплетаются с проблемами спектроскопии твердого тела. В частности, одной из важных областей применения развитых в лаборатории селективных методов является получение информации о динамических процессах в неупорядоченных твердых матрицах. Примесные молекулы в данном случае используются в качестве микроскопического спектрального зонда, внедряемого в прозрачную аморфную среду. С помощью этих методов установлены фундаментальные отличия динамики органических стекол от динамики кристаллов. Комплексные исследования с использованием перечисленных методов селективной спектроскопии примесных молекул позволили получить уникальные данные о динамике стекол при низких температурах.

Помимо фундаментальных исследований в секторе проводятся работы по развитию новых селективных и высокочувствительных методов люминесцентного спектрального анализа и спектральному приборостроению.

Основные научные направления

• Спектроскопия одиночных молекул (www.single-molecule.ru)
• Фотонное эхо (www.single-molecule.ru)
• Спектроскопия выжигания стабильных провалов
• Спектральное приборостроение