Peculiarities of the sensitized phosphorescence of acenaphthene in crystalline benzophenone

Authors

  • Erina M.V. North Caucasus Federal University, Stavropol, Russian Federation
  • Deryabin M.I. North Caucasus Federal University, Stavropol, Russian Federation

UDC

538.958

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-19-2-47-52

Abstract

The features of sensitized phosphorescence of acenaphthene in crystalline benzophenone were studied. A feature of this system is that benzophenone is both a matrix and an energy donor. It has been established that acenaphthene is introduced into the crystal lattice of the alpha modification of benzophenone according to the principle of substitution. In this case, the distance between the acenaphthene molecule and the nearest benzophenone molecule in the crystal lattice site is 8.12 Å, which, within the measurement error, coincides with the lattice constant c=7.99 Å of the benzophenone alpha modification. This benzophenone molecule makes the main contribution to the enhancement of the deactivation rate of acenaphthene triplet excitations. A consequence of this enhancement is a more rapid decay of the sensitized phosphorescence of acenaphthene compared to ordinary phosphorescence upon its direct excitation in toluene at 77 K. It is shown that the observed increase in the rate of deactivation of triplet excitations of acenaphthene satisfies well the analytical expression obtained earlier for donor-acceptor pairs in glassy solutions.

Keywords:

sensitized phosphorescence, triplet excitations, acenaphthene, polycrystalline benzophenone

Acknowledgement

The study did not have sponsorship.

Author Infos

Marina Vasilievna Erina

Ph.D.in physics, Associate Professor of the Department of Experimental Physics
e-mail: shishlina@mail.ru

Mikhail Ivanovich Deryabin

Dr. of Science, Professor, Leading Researcher, Department of Experimental Physics
e-mail: m.i.deryabin@rambler.ru

References

  1. Теренин А.H., Ермолаев В.Л. Сенсибилизированная фосфоресценция органических молекул при низких температурах. Доклады АН СССР. Физика, 1952, т. LXXXV, № 3, с. 547–550. [Terenin A.H., Ermolaev V.L. Sensitized phosphorescence of organic molecules at low temperatures. Doklady AN SSSR. Fizika = Reports of the Academy of Sciences of the USSR. Physics, 1952, vol. 85, no. 3, pp. 547–550. (in Russian)]
  2. Ермолаев В.Л. Перенос энергии в органических системах с участием триплетного состояния. Успехи физических наук, 1963, т. 80, № 5, с. 3–40. [Ermolaev V.L. Energy transfer in organic systems involving the triplet state. Uspekhi fizicheskih nauk = Advances in the physical sciences, 1963, vol. 80, no. 5, pp. 3–40. (in Russian)]
  3. Ермолаев В.Л., Бодунов Е.Н., Свешникова Е.Б., Шахвердов Т.А. Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения. Наука, Ленинград, 1977. [Ermolaev V.L., Bodunov E.N., Sveshnikova E.B., Shahverdov T.A. Bezyzluchatel'nyy perenos energii elektronnogo vozbuzhdeniya = Radiative energy transfer of electronic excitation. Nauka, Leningrad, 1977. (in Russian)]
  4. Dexter D.L. Theory of sensitized luminescence in solids. Journal of Chemical Physics, 1953, vol. 21, iss. 5, pp. 836–850.
  5. Гребенщиков Д.М., Дерябин М.И. Двухэкспоненциальное затухание сенсибилизированной фосфоресценции органических молекул в растворах при 77 К. Химическая физика, 1989, т. 8, № 12, с. 1615–1618. [Grebenshchikov D.M., Deryabin M.I. Double-exponential decay of the sensitized phosphorescence of organic molecules in solutions at 77 K. Himicheskaya fizika = Chemical Physics, 1989, vol. 8, no. 12, pp. 1615–1618. (in Russian)]
  6. Дерябин М.И., Тищенко А.Б. О концентрационной зависимости квантового выхода сенсибилизированной фосфоресценции нафталина в толуоле при 77 К. Известия высших учебных заведений. Физика, 2004, № 10, с. 3–6. [Deryabin M.I., Tishchenko A.B. On the concentration dependence of the quantum yield of sensitized phosphorescence of naphthalene in toluene at 77 K. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Fizika = News of higher educational institutions. Physics, 2004, no. 10, pp. 3–6. (in Russian)]
  7. Тищенко А.Б., Дерябин М.И., Куликова О.И. Оценка вероятностей интеркомбинационных переходов в нафталине и аценафтене в присутствии бензофенона. Журнал прикладной спектроскопии, 2006, т. 73, № 4, с. 550–553. [Tishchenko A.B., Deryabin M.I., Kulikova O.I. Estimation of the probabilities of intercombination transitions in naphthalene and acenaphthene in the presence of benzophenone. Zhurnal prikladnoy spektroskopii = Journal of applied spectroscopy, 2006, vol. 73, no. 4, pp. 620–623. (in Russian)]
  8. Сураева Е.Ю. Влияние обменных взаимодействий на параметры люминесценции твердых растворов органических соединений. Дисс. канд. физ.-мат наук. Ставрополь, 2013. [Suraeva E.Yu. Vliyanie obmennyh vzaimodejstvij na parametry lyuminescencii tverdyh rastvorov organicheskih soedinenij = Influence of exchange interactions on the luminescence parameters of solid solutions of organic compounds. Diss. cand. phys.-math. sciences. Stavropol, 2013. (in Russian)]
  9. Мельник В.И., Непилович К.И., Шпак М.Т. Особенности фосфоресценции различных модификаций бензофена. Известия АН СССР. Серия физическая, 1980, т. 44, № 4, с. 827–832. [Melnik V.I., Nepilovich K.I., Shpak M.T. Features of phosphorescence of various modifications of benzophene. Izvestiya AN SSSR. Seriya fizicheskaya = Proc. of the Academy of Sciences of the USSR. Physical series, 1980, vol. 44, no. 4, s. 827–832. (in Russian)]
  10. Гребенщиков Д.М., Персонов Р.И. Температурная зависимость фосфоресценции сложных ароматических молекул в замороженных н.-парафиновых растворах. Оптика и спектроскопия, 1969, т. 26, № 2, с. 264–270. [Grebenshchikov D.M., Personov R.I. Temperature dependence of phosphorescence of complex aromatic molecules in frozen n-paraffin solutions. Optika i spektroskopiya = Optics and spectroscopy, 1969, vol. 26, no. 2, pp. 264–270. (in Russian)]
  11. Гребенщиков Д.М., Персонов Р.И. Температурная зависимость фосфоресценции и особенности излучающих центров в замороженных кристаллических растворах. Журнал прикладной спектроскопии, 1970, т. 13, № 3, с. 451–454. [Grebenshchikov D.M., Personov R.I. Temperature dependence of phosphorescence and features of emitting centers in frozen crystalline solutions. Zhurnal prikladnoj spektroskopii = Journal of Applied Spectroscopy, 1970, vol. 13, no. 3, pp. 451–454. (in Russian)]
  12. Аверюшкин A.C., Витухновский А.Г., Жевандров H.Д. Кинетика сенсибилизированной фосфоресценции и замедленной флуоресценции примесных молекулярных кристаллов. Известия АН СССР. Серия физическая, 1983, т. 47, № 7, с. 1339–1343. [Averyushkin A.C., Vituhnovskij A.G., Zhevandrov H.D. Kinetics of sensitized phosphorescence and delayed fluorescence of impurity molecular crystals. Izvestiya AN SSSR. Seriya fizicheskaya = Proc. of the Academy of Sciences of the USSR. Physical series, 1983, vol. 47, no. 7, pp. 1339–1343. (in Russian)]
  13. Дерябин М.И., Ерина М.В. Кинетика замедленной флуоресценции и сенсибилизированной фосфоресценции примесных молекулярных кристаллов. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2020, т. 17, № 1, ч. 1, c. 57–61. [Deryabin M.I., Erina M.V. Kinetics of delayed fluorescence and sensitized phosphorescence of impurity molecular crystals. Ekologicheskiy vestnik nauchnykh tsentrov Chernomorskogo ekonomicheskogo sotrudnichestva = Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2020, vol. 17, no. 1, pt. 1, pp. 57–61. (in Russian)]
  14. Kutzke H., Klapper H., Hammond R.B., Roberts K.J. Metastable beta-phase of benzophenone: independent structure determinations via X-ray powder diffraction and single crystal studies. Acta Cryst. B, 2000, vol. 56, pt. 3, pp. 486–496.

Downloads

Issue

2022. Vol. 19. No. 2

Section

Physics

Pages

47-52

Submitted

2022-06-03

Published

2022-06-30

How to Cite

Erina M.V., Deryabin M.I. Peculiarities of the sensitized phosphorescence of acenaphthene in crystalline benzophenone. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2022, vol. 19, no. 2, pp. 47-52. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-19-2-47-52 (In Russian)

Copyright (c) 2022 Erina M.V., Deryabin M.I.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.