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《菁染料增感溴化银体系时间分辨荧光动力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国科学G辑:物理学力学天文学2007年第37卷第2期:202~209《中国科学》杂志社http://www.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS菁染料增感溴化银体系时间分辨荧光动力学研究①*①①①①①杨少鹏范闪闪李春雷范国志孟涛李晓苇①②②②②傅广生艾希成赵晓辉叶建平王令萱(①河北大学物理科学与技术学院,保定071002;②中国科学院化学研究所,北京100080)摘要利用皮秒时间分辨条纹相机技术检测了3种不同染料在立方体和T-颗粒溴化银上吸附后形成聚集体的荧光光谱,分析了
2、不同染料在不同浓度下对染料聚集体到溴化银导带的超快电子转移过程的影响,进而分析其对增感效率的影响关系,并探讨了增感过程的微观机理.实验结果表明,荧光衰减的动力学曲线与双指数函数拟合得相当好,存在一快一慢衰减成分,快衰减成分占拟合较大比例,认为其源于与荧光衰减相竞争的从激发态染料聚集体到AgBr导带的电子转移.光致电子转移的速率及增感效率随着染料相对浓度的变化而改变,不同染料增感的乳剂,其变化趋势不同.关键词光谱增感菁染料电子转移速率条纹相机溴化银光谱增感是感光科学中的一个关键技术,即使用增感染料吸附
3、于卤化银微晶的表面以扩展照相材料的光谱感光范围.对卤化银的光谱增感机理有两个主要的假设,即电子转移机理[1~3]和能量转移机理.能量转移机理是指受激染料分子通过Foerster长程共振转移或Dexter型短[3]程能量交换将能量转移给卤化银,在卤化银导带产生一个电子.在对电子转移和能量转移机理的不断研究后,目前已经公认,卤化银照相材料的光谱增感是根据Gurney和Mott于1938年提出的电子转移机理进行的,即电子从受光激发的染料分子转移给卤化银的导带,以用于潜影的形成.多种手段已用来研究增感过程,
4、如能谱、电子顺磁共振波谱、光声光谱、电化学、红外、激光拉曼荧光、Dember效应和激光闪光光解等,研究光谱增感微观机理的困难主要在于光谱增感发生的时间处于纳秒与皮秒之间,实验设备和实验技术存在局限.近年来研究光谱增感的新动力来自于激光及其相关技术的进步,使人们直接观测光谱增感的微观动力学过程成为可能,时间分辨技术成为研究电子转移超快动力学的有效手段.最初将其应用到对感收稿日期:2006-03-10;接受日期:2007-02-09国家自然科学基金项目(批准号:60478033)、河北省博士基金项目(批
5、准号:B2003119)和河北省科学技术研究计划(批准号:05215102)资助*E-mail:spyang@mail.hbu.edu.cn第2期杨少鹏等:菁染料增感溴化银体系时间分辨荧光动力学研究203[4][5]光材料的研究是日本Tanaka等人和Takahashi等人用时间分辨能力较低的条纹高速摄像体系(条纹相机,Streakcamera)开展的.之后许多研究者开始采用时间相关单光子计数系统[6~11][7](TCSPC).1992年Tani等人仍用时间相关单光子计数系统研究了染料聚集体到八面
6、体[8~11]AgBr颗粒的光致电子转移过程.目前一种新型的时间分辨荧光检测技术——荧光上转换开始在一些领域应用,其时间分辨率可达到亚皮秒量级.时间相关单光子计数技术和条纹相机是经常使用的两种技术,他们的时间分辨率都达到皮秒量级.时间相关单光子计数技术应用非常广泛,但其时间分辨能力要大于20~50ps,随着激光光源和其他实验条件及装置的改进,条纹相机技术近年中有了很大的发展,本工作中使用该技术检测的时间分辨荧光光谱,达到了1ps的分辨率.1实验方法1.1样品制备[12~14]本研究中所用到的溴化银乳
7、剂是用可控双注入沉淀法在含水明胶溶液中加入的AgBr颗粒形成的悬浮体.溴化银分为立方体颗粒和T-颗粒,尺寸分别为0.4和1.7μm,两种乳剂的pH和pBr值均为6.4和2.8.分别取2g/L1798和55026染料甲醇溶液2,3,4,5和10mL加入到含有5g立方体和T-颗粒AgBr明胶乳剂中(其中包括2.78mmolAgBr和4.5g明胶),1798染料对AgBr浓度分别为2.63,3.96,5.26,6.57和13.14mmol/mol.55026染料相对AgBr浓度分别为2.26,3.38,4
8、.51,5.64和11.28mmol/mol.分别取1g/L8701染料甲醇溶液1,4,6,10mL和1,2,4,6,10mL加入到立方体和T-颗粒AgBr乳剂中,染料相对浓度分别为1.11,2.23,4.45,6.68,11.14mmol/mol.样品制备过程中保持环境温度为45℃,均匀搅拌30min,使染料吸附在AgBr颗粒上形成J-聚集体,在荧光光谱检测实验中用1.5%(g/g)的明胶水溶液将最终的乳剂稀释10倍.图1为3种染料的结构图.1.2实验原理及装置本研
