РОЛЬ КИСЛОРОДА В УФ-МОДИФИКАЦИИ ФОТОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНКИ β-ДИКЕТОНАТНОГО КОМПЛЕКСА ТЕРБИЯ(III)
Лапаев1 Д.В., Никифоров1 В.Г., Сафиуллин1 Г.М., Лобков1 В.С., Князев2 А.А., Крупин2 А.С., Галяметдинов1,2 Ю. Г.
1Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН, г. Казань
2Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань
d_lapaev@mail.ru

Интерес к исследованию фотофизических свойств β-дикетонатных комплексов лантаноидов(III) обусловлен перспективностью их использования в различных оптоэлектронных устройствах. Например, способность некоторых β-дикетонатных комплексов тербия(III) к обратимому тушению люминесценции в присутствии кислорода может быть использована для создания оптических кислородных сенсоров. Однако деградация немодифицированных β-дикетонатных комплексов тербия(III) при длительном УФ-облучении в присутствие кислорода является серьезным препятствием для их использования в коммерческих устройствах. Поэтому актуальной задачей является повышение фотоустойчивости данных соединений к деструктивному воздействию кислорода.
Данная работа посвящена спектроскопическому исследованию влияния кислорода на модификацию под действием лазерного УФ-облучения фотофизических свойств открытой заcтеклованной пленки, приготовленной из синтезированного нами β-дикетонатного комплекса Tb(CPDK3-7)3phen [CPDK3-7 − 1-(4-(4-пропилциклогексил)фенил)декан-1,3-дион, phen − 1,10-фенантролин]. Пленка получена путем нагревания поликристаллического порошка комплекса между двумя кварцевыми подложками до температуры перехода в изотропный расплав (~ 380 К), разъединения подложек и последующего их охлаждения до комнатной температуры. Проведена серия экспериментов при Т=300 К по изучению фотоустойчивости пленки Tb(CPDK3-7)3phen к длительному облучению импульсным азотным лазером (длина волны 337 нм, длительность импульса 10 нс, частота повторения 50 Гц, средняя мощность 1.5 мВт) в бескислородной атмосфере и в присутствие кислорода. Показано, что в отсутствие кислорода облучение образца в течение 2-х часов приводит к уменьшению интенсивности и сокращению времени затухания люминесценции иона Tb3+ на длине волны 545 нм в 1.5 раза. В присутствие кислорода образец демонстрирует уникальное для β-дикетонатных комплексов тербия(III) 6-кратное увеличение интенсивности люминесценции без дальнейшей фотодеградации вместе с увеличением времени затухания люминесценции. 
Для изучения влияния кислорода на УФ-модификацию фотофизических свойств лигандного окружения комплекса Tb(CPDK3-7)3phen была использована открытая застеклованная пленка Gd(CPDK3-7)3phen. В данном образце из-за невозможности передачи энергии от лигандов к иону Gd3+ наблюдается только фосфоресценция с триплетного уровня лигандов. Было обнаружено, что облучение образца в бескислородной атмосфере приводит к сдвигу максимума спектра фосфоресценции в длинноволновую область, а в присутствие кислорода - в коротковолновую область. 
Анализ данных спектроскопического исследования пленок Tb(CPDK3-7)3phen и Gd(CPDK3-7)3phen до и после УФ-модификации (спектры люминесценции, поглощения, возбуждения, кинетики люминесценции) показал, что наличие кислорода при УФ-модификации влияет на перераспределение энергий триплетных уровней лигандов. А именно, после УФ-модификации в присутствии кислорода положения триплетных уровней лигандов становятся преимущественно выше, а в отсутствии кислорода положения триплетных уровней опускаются. Это оказывает влияние на величину безызлучательных потерь и, соответственно, на интенсивность люминесценции иона Tb3+ в образце.

Работа выполнена при финансовой поддержке - РФФИ №14-03-00136-a и 15-03-02544-а.