Плазмонная активация и тушение люминесценции растворов полифениленвинилена (MEH-PPV) одно- и двустенными углеродными нанотрубками

Исследованы спектрально-люминесцентные свойства бензольных и толуольных растворов poly[2-methoxy, 5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] (MEH-PPV) с добавками одно- и двустенных углеродных нанотрубок (УНТ) с целью обнаружения проявлений плазмонных свойств УНТ в люминесценции растворов MEH-PPV. Установлено, что зависимость интенсивности люминесценции полимерного раствора от концентрации УНТ носит немонотонный характер: с увеличением количества растворенных нанотрубок эта интенсивность вначале возрастает, а затем спадает. При этом деформация самого спектра свечения практически не имеет места. Эффект наблюдался как при использовании одностенных УНТ (ОУНТ), так и двустенных (ДУНТ). Глубина модуляции интенсивности свечения в случае ДУНТ была выше, чем в случае ОУНТ. Для объяснения наблюдаемых зависимостей предложены различные варианты электродинамической модели активации-тушения люминесценции MEH-PPV углеродными нанотрубками. Произведено прямое моделирование характеристик ближнего и дальнего поля на основе уравнений Максвелла, для численного решения которых использовался метод конечных разностей во временной области (FDTD). Проведенными вычислительными экспериментами было установлено, что УНТ со слоем MEH-PPV обладают направленными антенными свойствами, выступая в роли своеобразных волноводов. Так, энергия излучения, достигшего дальней зоны, в направлении оси нанотрубки оказалась на порядок выше, чем в случае раствора без УНТ. Обнаружены электромагнитные волны фонтанного типа, исходящие из обоих концов нанотрубки, а также стадия биений плазмонных волн, характеризующая нанотрубку как волновод. Выполнено молекулярно-динамическое моделирование конфигураций адсорбированной цепи MEH-PPV в различных растворителях как на отдельной УНТ, так и на двух параллельных УНТ с вариацией расстояния между ними. Установлено, что по мере увеличения расстояния между УНТ конформационная структрура MEH-PPV становится все более рыхлой: наблюдается увеличение числа крупных петель макроцепи в объемной фазе раствора.