ИСТИНА

Разработан метод ЭПР-диагностики генерации синглетного кислорода и определения его концентрации в процессе фотосенсибилизации в ансамблях кремниевых нанокристаллов. Данный метод основан на изменении времен релаксации спинов – оборванных связей кремния. С его использованием в режиме непрерывного воздействия СВЧ излучения изучен процесс фотосенсибилизации молекул кислорода в слоях микропористого кремния при различных давлениях кислорода и интенсивностях возбуждающего света и получены концентрации образующегося синглетного кислорода. Определены времена спин-решеточной и спин-спиновой релаксации СЦ в слоях микро- и мезо-пористого кремния методом импульсного ЭПР. Для микро-ПК зафиксировано увеличение времен релаксации СЦ при освещении образцов в кислороде, что объясняется процессом генерации синглетного кислорода. Кроме того, для обоих типов указанных образцов обнаружено замедление продольной и поперечной релаксации в вакууме по сравнению с атмосферой кислорода. На основе полученных данных выявлен магнитный диполь-дипольный характер взаимодействия парамагнитных молекул триплетного кислорода со спиновыми центрами на поверхности кремниевых нанокристаллов. Выполнено детектирование молекул триплетного кислорода на поверхности пористого кремния методом ЭПР спектроскопии как в темновых условиях, так и при наличии освещения. Обнаружено уменьшение их концентрации примерно на 30 % при фотовозбуждении нанокристаллов кремния, что свидетельствует о переходе части молекул 3О2 в синглетное состояние и согласуется с другими данными по исследованию процесса генерации синглетного кислорода. Изучено влияние размеров гранул пористого кремния на процесс фотосенсибилизации молекулярного кислорода на поверхности составляющих его нанокристаллов методами ЭПР и ФЛ спектроскопии. Обнаружено увеличение эффективности генерации синглетного кислорода при ультрадисперсном измельчении исследуемых образцов, обусловленное ограничением переноса энергии между связанными нанокристаллами за счет прерывания траекторий миграции экситонов при уменьшении размера гранул ПК. Выполнен теоретический анализ процессов переноса энергии между связанными nc-Si и фотосенсибилизации молекулярного кислорода на их поверхности с учетом экситонной миграции. В рамках предложенной модели релаксационных процессов с высокой степенью точности аппроксимированы кинетические кривые спада ФЛ ПК. Получена оценка эффективности генерации молекул 1О2 в слоях ПК. Зафиксировано, что в процессе окисления nc-Si происходит монотонная деградация их фотосенсибилизационной активности.