Исследование взаимодействия макромолекул полупроводниковых полимеров и цианинового красителя

Abstract

В статье представлены результаты экспериментального и квантово-химического исследования композита на основе фотопроводящего полимера и цианинового красителя. Экспериментально изучены спектры поглощения и флуоресценции красителя. Результаты показали, что спектры цианинового красителя в полимерной матрице батохромно сдвинуты относительно спектров поглощения и флуоресценции красителя в растворе. Уширение спектров красителя, а также их сдвиг связаны с более плотной упаковкой молекул в твердых пленках. В результате силы межмолекулярного взаимодействия молекул красителя увеличиваются, что проявляется в понижении энергии электронно-возбужденного состояния красителя. Посредством комплексного анализа спектральных данных и квантово-химических расчетов спрогнозированы наиболее оптимальная конфигурация и оптические свойства молекул красителя и полимера. Обнаружено, что наиболее оптимальной является конформация «сэндвич» с расстоянием между взаимодействующими молекулами, равным 2,2–2,4 Å. Расчеты показали, что в комплексах цианинового красителя и фотопроводящего полимера происходит делокализация электронной плотности, а также изменение дипольного момента перехода. При этом наблюдается понижение энергии перехода S0-S1 и увеличение интенсивности коротковолнового поглощения, которое пропорционально силе осциллятора перехода. Коэффициент вклада молекулярных орбиталей HOMO-LUMO в исследуемых комплексах достаточно велик. Полученные результаты могут быть использованы для создания систем с прогнозируемыми свойствами.