Высшие фуллерены

Высшие фуллерены – С₇₀, С₇₆, С₇₈, С₈₄ изучались как кандидаты в качестве оптических ограничителей в ряде работ, прежде всего с целью продвижения лимитинга в более длинноволновую часть спектра (см. рис. 3.2). Ограничительные свойства высших фуллеренов определяются их кинетическими константами, которые существенно отличаются от С₆₀ (таблица 4).

Таблица 4. Фотофизические свойства фуллеренов С₇₀-С₈₄.

	С70 [44¸47]	C76 [48,49]	C78 [48]	C84 [50, 51]
S1®Sn (lmax, нм)	660; 840	560; 620; 900	500¸700
Т1®Тn (lmax,нм)	435; 960	555; 650; 840	500¸650	310; 345
fST	0.76¸0.94	0.05	0.12	0.01
tST, нс	0.7	1.25; 2	0.33	0.2
tT, мкс	250 (без кислорода)	5.5; 9.6	-	4.7
t (S1®S0) пс	-

Поскольку с ростом номера фуллерена по отношению к С₆₀ симметрия молекулы нарушается, происходит снятие запрета на переход S₀®S₁ , что приводит к усилению поглощения в видимом диапазоне спектра (рис. 3.2). У наиболее хорошо изученного фуллерена С₇₀, отношение сечения поглощения s_T/s₀ с триплетного состояния по отношению к основному оказывается в 2 раза меньше чем у С₆₀. Квантовый выход интерконверсии для С₇₀ практически равен С₆₀ [47]. В работе [52] проведено экспериментальное сравнение ограничения растворов С₆₀ и С₇₀ (при одинаковом пропускании 70 %). Ограничение в растворе С₇₀ оказалось почти в 2 раза хуже, чем у С₆₀, что соответствует вышесказанному. Обращает на себя внимание малое значение величины квантовых выходов интерконверсии С₇₆-С₈₄ (таблица 4); это меняет механизм оптического ограничения, усиливая роль синглет-синглетных переходов в ограничении. При этом, учитывая существенное сокращение времени жизни состояния S₁ для высших фуллеренов, нелинейно-оптический эффект должен увеличиваться с укорочением длительности импульса. В работе [53] получено ограничение в растворе С₇₆ в толуоле на l=750 нм. В работе [28] приведены экспериментальные результаты по оптическому ограничению на l=1064 нм при t_и= 10 нс на смеси С₇₆-С₈₄ в толуоле (рис. 14) в параллельных пучках. Наблюдаемое ограничение соответствует 4-5 крат, что существенно ниже, чем для С₆₀ в толуоле в видимой области спектра. Результаты исследований лимитинга на высших фуллеренах C_76-84 в ортоксилоле в схеме с фокусировкой лазерного излучения в центр кюветы также как для растворов С₆₀-толуол, показывают существенное снижение порога ограничения (по входу в оптическую систему) и увеличение динамического диапазоне ограничения [54].

Рис.14. Оптическое ограничение в смеси высших фуллеренов C_76-84 на длине волны l=1.06 мкм.

Таблица 5. Ограничение лазерного излучения высшими фуллеренами.

Длина волны, длительность импульса	Фокусировка	Порог ограничения	Динамический диапазон
532 нм; 0.5 нс	Есть	35 мкДж
560 нм; 20 пс	Есть	1.5 мкДж
Нет	>2мДж	» 1000
1064 нм; 0.5 нс	Есть	30 мкДж	> 1000
Нет	>10мДж	» 10

Результаты измерений, представленные в таблице, также демонстрируют увеличение ограничения в растворах высших фуллеренов при сокращении длительности импульса. В работе [55] экспериментально получено ограничение на С₇₆-С₈₄ в фемтосекундном диапазоне длительностей (t_и=300 фс) на l=780 нм (титан-сапфировый лазер) (рис. 15). Механизм ограничения в фемтосекундном диапазоне длительностей недостаточно изучен.

Рис. 15. Оптическое ограничение на С₇₆-С₈₄ в фемтосекундном диапазоне длительностей (t_и=300 фс) на l=780 нм (титан-сапфировый лазер).

Дата добавления: 2015-06-28