IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Спектроскопия комбинационного рассеяния (КРС) или Рамановская спектроскопия – является одним из наиболее эффективных аналитических методов, применяемых при исследовании и разработке новых материалов. Особенно она информативна при исследовании тонких пленок на основе органических многоатомных молекул (в частности фталоцианинов металлов - MPc) [1], так как позволяет наблюдать самые тонкие молекулярные эффекты непосредственно визуально, соотнося изображение оптического или атомно-силового микроскопа (ИНТЕГРА-Спектра) с двумерной или трехмерной картой, построенной по линиям в спектре КРС.

Спектры КРС очень чувствительны к природе химических связей как в органических молекулах и полимерных материалах, так и в неорганических кристаллических решетках и кластерах. По этой причине каждое вещество обладает своим собственным, индивидуальным КРС спектром, который является для него аналогом «отпечатка пальцев». Спектры КРС органических материалов в основном состоят из линий, отвечающих деформационным и валентным колебаниям химических связей углерода с другими элементами, как правило, водородом, кислородом и азотом, а также характеристическим колебаниям различных функциональных групп (гидроксильной -OH, аминогруппы -NH₂ и т.д.). Эти линии проявляются в диапазоне от 600 см^-1 (валентные колебания одинарных С-С связей) до 3600 см^-1 (колебания гидроксильной -OH группы) [2]. В спектрах КРС содержится также информация и об ориентации заместителей в бензольном кольце и деформации макроцикла Рс, связанная с межмолекулярным взаимодействием.

В данной работе с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света исследовалась фотолюминесценция (ФЛ) и структурные особенности пленок MPc, осажденных на металлические (Ag, Au, Cu) подложки из растворов различных растворителей. Для возбуждения ФЛ использовался одномодовый лазер с длиной волны λ = 455 нм, а возбуждение спектров КРС осуществлялось излучением гелий-неонового лазера с длиной волны λ = 632.8 нм. Измерение ФЛ и спектров КРС производились с латеральным разрешением 0.5 мкм на приборе ИНТЕГРА-Спектра фирмы НТ МДТ, оснащенного в качестве детектора охлаждаемой ПЗС – матрицей. К достоинствам используемой методики относится возможность одновременного получения спектров КРС и фотолюминесценции. Однако для анализа результатов эксперимента спектры фотолюминесценции и КРС необходимо разделить.

На примере тонких пленок фталоцианина марганца показаны графики одиночного исходного (экспериментального спектра – кривая 1) и уже разделенных спектров фотолюминесценции (кривая 2) и КРС (кривая 3). Линии, принадлежащие полосе валентных и деформационных колебаний в диапазоне 700 – 2000 1.см^-1, приведены после деконволюции (кривая 4). Кроме того, в спектрах MPc c периферийными заместителями в диапазоне 250-400 см^-1 проявляются деформационные колебания алифатических цепочек, но в данной работе они не приведены.

При осаждении пленки вследствие межмолекулярного взаимодействия происходит деформация Рс-макроцикла, вызывающая сдвиг частот колебаний азомостиковых, пирольных и изоиндольных фрагментов. На рисунке (кривая 4) показан участок спектра КРС, в состав которой входит полоса 1318 – 1330 см^-1 с достаточно интенсивными линиями, отвечающая валентным колебаниям пирольного остатка и самая интенсивная полоса валентных колебаний мезоатомов азота 1500 – 1520 см^-1. Последняя полоса имеет сложную форму, состоящую из нескольких линий сравнимой интенсивности, что также связано с межмолекулярным взаимодействием в составе пленки.

Литература

[1] Т.А. Юрре, Л.И. Рудая, Н.В. Климова, В.В. Шаманин. Органические материалы для фотовольтаических и светоизлучающих устройств // - ФТП, -Т. 37, -№ 7, -С. 835-843.(2003).

[2] М.М. Сушинский, Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов, - М.: Наука, 1969, - 576 с.

Код для цитирования: Скопировать