Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 5 (Май 2021), c. 454-461    ( к оглавлению , назад )

Electronic spectra and structure of 1- and 2-fluoronaphthalene impurity centers in crystalline naphthalene

M.D. Curmei, V. I. Melnyk, G. V. Klishevich, T. V. Bezrodna, V. V. Nesprava,and O. M. Roshchin

Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv 03028, Ukraine
E-mail: Curmei_ND@ukr.net; george@iop.kiev.ua

Received January 20, 2021 , published online March 26, 2021

Abstract

The results of experimental investigations on the low-temperature fluorescence and absorption spectra of the 1- and 2-fluoronaphthalene impurities in the crystalline naphthalene are presented and analyzed. When the 1- and 2-fluoronaphthalene concentrations are less than 1%, the absorption and fluorescence spectra are shown to be composed of two identical band series, induced by the formation of two different centers, consisting of the single impurity molecules. The impurity concentration increase of over 1% results in the appearance of the additional structure in the polarized absorption spectra near the 0-0 bands of the single centers in a form of narrow bands with similar intensity and different polarization. This structure is associated with a formation of impurity paired centers, consisting of the two resonantly interacting molecules of either1-fluoronaphthalene, or 2-fluoronaphthalene. Besides, in the case of the 2-fluoronaphthalene, the absorptionspectra contain intense peaks, located ~45 cm–1 higher in frequency, relative to the 0–0 transition bands for eachsingle-center, and consisted of complexes of narrow lines. These spectral peaks are also explained by a formation of impurity paired centers, but here interactions between the molecules are not resonant. For the purenaphthalene crystal factors, causing the observation of additional oppositely polarized weak bands in the absorption spectra at ~10 cm–1 near the Davydov doublet components, are described.

Анотація

Наведено та проаналізовано результати експериментальних досліджень низькотемпературних спектрів флуоресценції тапоглинання домішок 1- та 2-фторнафталінув кристалічному нафталіні. Показано, що при концентраціях 1- та 2-фторнафталіну менш ніж 1 % спектри поглинання та флуоресценції складаються з двох ідентичних серій смуг, які обумовлені утворенням двох різних центрів, що складаються з одинар них молекул домішки. Зі зростанням концентрації домішок вище 1% у спектрах поглинання в поляризованому світлі поблизу 0–0 смуг одинарних центрів спостерігається додаткова структура у вигляді тонких смуг однакової інтенсивності тарізної поляризації, яка обумовлена утворенням парних домішкових центрів, що складаються з двох молекул, 1- або 2-фторнафталіну, які резонансно взаємодію тьміж собою. При використанні в якості домішки 2-фторнафталінув спектрі поглинання на відстанях ~45 см–1 у високочастотних областях щодо ліній 0–0 переходів укожному одинарному центрі спостерігаються інтенсивні смуги, що складаються з вузьколінійчатих компонентів, які також пояснюються утворенням парних домішкових центрів, але в такому випадку взаємодія між молекулами не є резонансною. Для чистого кристаланафталіну вказані умови, при яких в спектрах поглинання поблизу компонентів давидівського дублету на відстанях ~ 10 см–1 можуть спостерігатися додаткові слабкі смуги з протилежною поляризацією.

Key words:  Davydov splitting; impurity paired centers; wavetrain; 1-, 2-fluoronaphthalene.