Peculiarities of oxazine laser dyes in solvents with different polarity and proton activity

Анотація

Досліджено та проаналізовано спектральні, флуоресцентні та лазерні характеристики двох оксазинових барвників Cresyl Violet 670 (CV670) та Oxazine 720 (Ox720) з метою розширення можливостей створення на їхній основі активних елементів фотоніки для червоної області спектра, зокрема, сенсорів для біомедичних досліджень. Квантові виходи флуоресценції барвників в ацетонітрилі (AcN) та диметилсульфоксиді (DMSO) були розраховані за їх записаними спектрами флуоресценції та відомим значенням цієї величини для метанолу. Константи випромінювальних та невипромінювальних переходів були розраховані за виміряними значеннями часів згасання флуоресценції та отриманими значеннями її квантового виходу. Виявлено, що досліджувані барвники чутливі до протон-акцепторних властивостей цих розчинників. В результаті утворення депротонованих форм барвників в основному стані в їхніх спектрах поглинання з’являється короткохвильова смуга, яка зміщена відносно основної приблизно на 118 нм. Водночас для розчинів у DMSO крива спаду флуоресценції стає неекспоненціальною та складається з двох експонент, одна з яких є короткочасною, що описує згасання флуоресценції, створюване депротонованими формами молекул оксазину. При цьому квантовий вихід зменшується, а константа невипромінювальних переходів збільшується. Було виявлено, що зі збільшенням концентрації барвників C_d  ≥ 100 мкМ, а також при додаванні до розчину невеликої кількості кислоти C_a ≈ 50 мкМ ефект створення депротонованої форми барвника зменшується або зникає. При цьому квантовий вихід флуоресценції та константа випромінювальних переходів зростають, невипромінювальних — зменшуються, а крива спаду флуоресценції стає експоненціальною. Проаналізовано виміряні лазерні характеристики розчинів досліджуваних оксазинових барвників та запропоновано спосіб підвищення їхньої ефективності.