The processes of photoexcitation and energy transfer in an air-saturated solution of fullerene C60 in n-methylpyrrolidone are studied. With femtosecond laser pumping at a wavelength л(p) = 520 nm, transient absorption spectra were obtained in the range 470-750 nm. Broadband absorption is observed at л > 650 nm as a result of aggregation of fullerene molecules, characterized by a short decay time of the picosecond scale. The analysis of the time dependencies indicates the presence of several processes. Within the proposed interpretation, we state a remarkable reduction in the time of singlet-triplet intersystem crossing with an increase of nanocluster size while the rapid quenching of the singlet state varies only slightly. The quantum yield of the triplet state can therefore increase, reaching 0.14. The phosphorescence spectra of singlet oxygen with a maximum at л = 1276 nm were measured with LED excitation at various wavelengths in the range 370-625 nm. The lifetime and quenching rate constant of singlet oxygen in n-methylpyrrolidone are determined. The combined quantum yield of triplet fullerene and singlet oxygen in n-methylpyrrolidone is estimated as 0.74. The efficiency spectra of the singlet oxygen photosensibilization in the C60-(n-methylpyrrolidone)-oxygen system are obtained, indicating the increasing role of large nanoclusters in this process during aging of the solution.

Приведены результаты исследования четырех типов углеродных наночастиц: фуллерена C60 (кристаллического и аморфизированного), однослойных и многослойных углеродных нанотрубок в виде твердофазных пленочных покрытий на предмет получения генерации синглетного кислорода при их облучении непрерывным широкополосным светодиодным излучением в видимом диапазоне и моноимпульсным излучением неодимового лазера на длине волны 532 нм.

Для ряда органических растворителей (CS2, CCl4, C6F14) показано эффективное возбуждение синглетного кислорода при светодиодном облучении растворителей излучением видимого диапазона в полосах поглощения столкновительных комплексов О2 О2 на соответствующих кооперативных переходах. Отмечен также вклад в возбуждение синглетного кислорода процесса двухфотонного взаимодействия излучения накачки в полосе поглощения Герцберга I молекулярного кислорода с возбуждением его в состояние 3 с последующей столкновительной релаксацией в синглетные состояния 1 g и 1 g.

Приведены результаты исследований эффективности генерации синглетного кислорода при оптической накачке твердофазных фуллеренсодержащих структур при широком варьировании условий эксперимента. Представлено описание генератора синглетного кислорода, работающего на базе пористых фуллеренсодержащих структур с оптической накачкой фуллерена светодиодной матрицей и с непрерывным потоком молекулярного кислорода через пористую структуру подложки на облучаемую фуллереновую поверхность.

Приведены результаты исследований эффективности генерации синглетного кислорода при оптической накачке кислорода, растворенного в CCl4, c использованием светодиодных матриц на трех длинах волн (465, 525 и 625 нм) с прямой регистрацией люминесценции синглетного кислорода из облучаемого объема растворителя. Представленное сопоставление с эффективностью генерации синглетного кислорода c применением в качестве фотосенсибилизатора С60, растворенного в CCl4, показало, что различие в эффективности генерации синглетного кислорода в среднем на четыре порядка имеет место только по отношению к излучению на входе в исследуемый объем растворителя. По отношению к излучению оптической накачки, поглощенному в объеме растворителя, квантовый выход синглетного кислорода при прямом оптическом возбуждении близок к единице.

Проведено исследование стабильности оптических свойств и эффективности генерации синглетного кислорода твердофазным фотосенсибилизатором на основе фуллерена в водной суспензии и метиленовым синим в водном растворе при продолжительном интенсивном облучении видимым светом. Изменение спектров поглощения показывает убыль фуллерена за 20 мин облучения на 2% от его первоначального количества, а метиленового синего – на 19%. Динамика падения фотосенсибилизирующих свойств образцов в процессе облучения коррелирует с изменением их спектров в обоих случаях, но величина этого падения в случае твердофазного фотосенсибилизатора больше величины его спектральных изменений вследствие поверхностной природы процесса фотосенсибилизации. Исследование спектров поглощения фуллереновых покрытий показывает, что их облучение в воде и на воздухе приводит к одинаковой величине фотодеградации фуллерена. В то же время исследование с помощью техники электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) обнаруживает различие в природе процессов, происходящих с фуллереном в воде и на воздухе.