УДК 621.373.826 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОТОПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛ КЛАССА ХРОМОНОВ ПРИ МНОГОФОТОННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ А.Н. Сергеев, Я.Ю. Сухих (Университет ИТМО, Санкт-Петербург) Научный руководитель – к.ф.-м.н., с.н.с. С.В. Гагарский (Университет ИТМО, Санкт-Петербург) Соединения на основе светочувствительных молекул хромонов и диарилэтенов являются перспективными материалами для применения в информационных технологиях, разработке оптических переключателей, маркировке и других областях. Органические молекулы из класса хромонов под воздействием УФ-излучения, могут необратимо преобразовываться из исходного нелюминесцирующего состояния А в стабильную люминесцирующую форму С. Конечный фотопродукт, в отличие от начальной формы, имеет измененный спектр поглощения и полосу люминесценции в видимой области (400-500 нм). На данном этапе развития технологий, построенных на использовании этих соединений представляет интерес как проведение фундаментальных исследований свойств самих соединений, так и прикладных исследований, таких как определение оптимальных временных и спектральных характеристик лазеров для записи информации в многослойных дисках, основанных на методе двухфотонной записи и флуоресцентного считывания [1]. В рамках данной работы для исследования особенностей фотопреобразования молекул хромонов в образцах была произведена запись люминесцентных меток лазерными импульсами фемто- и наносекундного диапазона на различных длинах волн. В последствии были измерены спектры люминесценции записанных меток. В наших экспериментах в качестве образцов использовались ПММА-плёнки, толщиной 5–7 мкм с внедренными в них светочувствительными молекулами хромонов, нанесенные на стеклянную подложку толщиной 150 мкм. Источником наносекундных импульсов служил неодимовый минилазер с самоинжекцией в режиме активной модуляции добротности на кристалле RKTP [2] с длиной волны генерации 1064 нм. Излучение генерации преобразовывалось средствами нелинейной оптики во вторую (532 нм) и третью (355 нм) гармоники, а также в стоксовые компоненты второй гармоники (564 и 598 нм), полученные в результате ВКР-преобразования в кристалле нитрата бария. Излучение на длинах волн видимого спектрального диапазона использовались для двухфотонной записи люминесцентных центров, а УФ излучение — для однофотонной. Установлено, что минимальные пороговые значения плотности мощности, необходимой для двухфотонной записи люминесцентных меток при использовании импульсов длительностью 2.5 нс с длиной волны 532 нм составили порядка 1 ГВт/см2, что соответствует плотностям энергии 2.5 Дж/см2. Это значение находится в непосредственной близи от порога оптического разрушения полимерных материалов, образующих матрицу. Запись люминесцентных меток импульсами фемтосекундной длительности осуществлялась на установке, состоящей из килогерцового титан-сапфирового лазера, и двух параметрических преобразователей с генераторами гармоник. Установка позволяла осуществлять перестройку длины волны фемтосекундных импульсов возбуждения в диапазоне 530-620 нм. Системы из синхронизированных затвора и прерывателя позволяла вырезать одиночный импульс из последовательности импульсов генерации. Пороговая плотность мощности для записи люминесцентных центров записывающими импульсами длительностью около 120 фс, с центральной длиной волны 620 нм составила 5 ГВт/см2, что соответствовало плотности энергии 0.6 мДж/см2. При перестройке длины возбуждающего фемтосекундного импульса в диапазоне 530-600 нм при длительности 80 фс, фототрансформация молекул во флюоресцирующее состояние не наблюдалась. Это, повидимому, связано с эффектом задержки на преодоление электроном потенциального барьера после поглощения первого фотона для перехода в состояние, из которого возможно поглощение второго фотона с последующим переходом в другое устойчивое состояние с отличным от исходной структурой энергетических уровней. В работе [3] этот эффект наблюдался в фотохромных соединениях из класса диарилэтенов. Задержка составляла от сотен фемтосекунд до нескольких пикосекунд. Аналогичные процессы могут иметь место и для соединений хромонов. Поэтому представляет интерес проведение более детальных теоретических и экспериментальных исследований с помощью методик сверхбыстрой спектроскопии (PuRePr–pump-repump-probe) для определения оптимальной временной структуры записывающего лазерного импульса. При анализе полученных спектров люминесценции для одинаковых условий возбуждения и различных параметров записывающего излучения, было выявлено, что при двухфотонной записи флуоресцентных меток, возможна трансформация молекул в различные люминесцентные изомеры. Для однофотонной записи подобного явления не наблюдается. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что для эффективного фотопреобразования молекул хромонов в различные формы в результате двухфотонного поглощения, предпочтительно использование либо импульсов пикосекундного диапазона или пары более коротких импульсов, разделенных определенным временным интервалом. Определение этого интервала, наряду с уточнением оптимального спектрального диапазона требует дополнительного изучения. Литература: 1. Ayt A. et al. Two-photon recording of stable luminescent centers in chromone-doped polymer films //Laser Optics, 2014 International Conference. – IEEE, 2014. – С. 1-1. агарский С.В., Сухих Я.Ю и др. Компактный килогерцовый одночастотный Nd:YAGлазер с самоинжекцией и активной модуляцией добротности на кристалле RKTP. Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. 2015. Т. 3. С. 144-147. 3. Ward C. L., Elles C. G. Cycloreversion Dynamics of a Photochromic Molecular Switch via One-Photon and Sequential Two-Photon Excitation //The Journal of Physical Chemistry A. – 2014. – Т. 118. – №. 43. – С. 10011-10019.