Научное направление «Оптика и спектроскопия»

Контактная информация

Адрес: г. Ставрополь, ул. Пушкина 1 (учебный корпус 2) ауд. 203
Руководитель научного направления: ведущий научный сотрудник Дерябин Михаил Иванович, доктор физико-математических наук, профессор.

Достижения научного направления

Результаты исследования закономерностей квазилинейчатых спектров ароматических углеводородов в поликристаллических матрицах внесли определенный вклад в установление их физической природы.
Результаты исследования влияния обменных взаимодействий на параметры триплетных состояний молекул донорно-акцепторных пар существенно расширили представления о механизмах преобразования энергии электронного возбуждения в конденсированных молекулярных средах с участием триплетных возбуждений.
Установленные закономерности триплет-триплетной аннигиляции в изолированных молекулярных парах, с использованием разработанной математической модели данного процесса, позволили прогнозировать динамику фотопроцессов, происходящих за счет обеднения энергии двух триплетных возбуждений в конденсированных молекулярных средах. Разработан ряд методик по определению различных параметров бимолекулярных взаимодействий в конденсированных молекулярных средах.

Тематика научных исследований

• Тонкоструктурные электронно-колебательные спектры сложных органических молекул
• Спектрофлуориметрические методы анализа органических смесей природного и техногенного происхождения
• Преобразование энергии электронного возбуждения в сложных органических молекулах с участием триплетных состояний в твердых растворах при низких температурах
• Разработка математических моделей динамики бимолекулярных фотофизических процессов

История развития направления

В начале 60-х годов прошлого века на кафедре общей физики под руководством заведующего кафедрой В.А. Бутлара начались исследования, связанные с природой квазилинейчатых спектров сложных органических молекул при низких температурах (эффект Шпольского) по рекомендации заведующего кафедрой теоретической физики МГПИ им. В.И. Ленина профессора Э.В. Шпольского (автора данного открытия, лауреата государственной премии). В результате этого на кафедре была создана научная лаборатория «Молекулярной спектроскопии», в последствии переименованная в лабораторию «Оптики и спектроскопии».
Определенный вклад в установление природы квазилинейчатых спектров внесли сотрудники кафедры Д.М. Гребенщиков и В.В. Солодунов. Высокая концентрационная чувствительность и индивидуальность квазилинейчатых спектров легли в основу спектрального анализа сложных органических смесей природного и техногенного происхождения. В течение 30 лет сотрудниками кафедры общей физики Н.А. Коврижных, Л.А. Четвериковой, Т.П. Дзарагазовой и др. под руководством С.А. Козлова велись работы на хоздоговорной основе с рядом предприятий по определению приоритетных полициклических ароматических углеводородов в природных и техногенных средах. Развитию данного направления также способствовало сотрудничество Д.М. Гребенщикова с Р.И. Персоновым - заведующим лабораторией электронных спектров института спектроскопии АН СССР (лауреатом государственной премии 1985 г.). Ими на кафедре общей физики был проведен ряд важных экспериментов по кислородному тушению триплетных возбуждений примесных молекул в н.-парафиновых матрицах.
В последние десятилетия ведутся исследования в данной области, связанные с преобразованием энергии электронных возбуждений с участием бимолекулярных взаимодействий органических молекул в триплетном состоянии в различных фотофизических процессах. Важные результаты в этом направлении были получены В.В. Солодуновым, О.И. Куликовой, М.В. Ериной, О.В. Вашкевич, А.Б. Тищенко, А.В. Авдеевым, Е.Ю. Сураевой, Н.В. Ждановой.
За всё время сотрудниками, работающими, в данном направлении защищено 14 кандидатских диссертаций и одна докторская диссертация.

Основные научные публикации:

1. Гребенщиков Д.М., Солодунов В.В. О реабсорбции излучения органических молекул в триплетном состоянии // Журнал прикладной спектроскопии. – 1964. – Т.1, №4. – С. 368-371.
2. Бутлар В.А., Гребенщиков Д.М. Спектры фосфоресценции коронена и трифенилена в четыреххлористом углероде // Оптика и спектроскопия. – 1967. – Т.22, №5. – С. 758-762.
3. Персонов Р.И., Солодунов В.В. Температурная зависимость ширины линий в квазилинейчатом спектре флуоресценции 1,12-бензперилена // Оптика и спектроскопия. – 1967. – Т.23, №4. – С. 590-592.
4. 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.
5. Гребенщиков Д.М., Коврижных Н.А., Персонов Р.И. Ширина и относительная интенсивность линий диффузных полос люминесценции ароматических соединений в н.-парафиновых растворах при 77 К // Оптика и спектроскопия. – 1971. – Т. 30, №1. – С. 63-68.
6. Солодунов В.В., Гребенщиков Д.М. Квазилинейчатые спектры замедленной флуоресценции некоторых ароматических углеводородов в н.-парафиновых растворах при 77 К // Оптика и спектроскопия. – 1981. – Т. 51, №2. – С. 374-376.
7. Дерябин М.И., Куликова О.И., Солодунов В.В. Влияние отжига на квантовый выход сенсибилизированной фосфоресценции нафталина в замороженных растворах н.-гексана // Журнал прикладной спектроскопии. – 2003. – Т. 67, № 6. – С. 735-737.
8. Тищенко А.Б., Дерябин М.И., Колосов Д.А. Влияние обменных взаимодействий между компонентами донорно-акцепторных пар на константу скорости интеркомбинационной конверсии в молекулах акцепторов // Известия вузов. Физика. – 2006. – Т. 49, № 11. – С. 59-61.
9. Авдеев А.В., Ерина М.В. Изучение закономерностей реабсорбции излучения донора на триплетных молекулах акцепторов энергии // Известия вузов. Физика. – 2006. – Т. 49, № 11. – С. 62-65.
10. Желулкова Т.В., Куликова О.И.        Об использовании прямоугольной функции распределения объектов при математическом моделировании // Математическое моделирование. – 2008. – Т. 20, № 3. – С. 121-127.
11. Ерина М.В., Вашкевич О.В. Улучшение структуры квазилинейчатого спектра флуоресценции 1,12-бензперилена при сверхбыстром замораживании // Журнал прикладной спектроскопии. – 2009. Т. – 76, № 6. – С. 954-956.
12. Жданова Н.В., Дерябин М.И., Солодунов В.В. Температурная зависимость интенсивности замедленной флуоресценции ароматических соединений в н-парафиновых матрицах // Известия вузов. Физика. – 2012. – Т. 55, № 2. – С. 100-103.
13. Жданова Н.В., Валюхов Д.Н., Сураева Е.Ю. Образование аннигилирующих пар молекул ароматических соединений в н.-парафиновых матрицах // Физика твердого тела. – 2012. – Т. 54, № 9. – С. 1729-1732.
14. Жданова Н.В., Дерябин М.И. Влияние концентрации, температуры и скорости замораживания на параметры фосфоресценции аценафтена в матрицах н-гексана // Физика твердого тела. – 2016. – Т. 58, № 4. – С. 702-706.
15. Дерябин М.И., Ерина М.В., Валюхов Д.П. Влияние тяжелых атомов на компоненты дублета спектра фосфоресценции трифенилена в четыреххлористом углероде // Оптика и спектроскопия. – 2021. – Т. 129, вып. 8. – С. 1007-1009.
16. Zhdanova N.V., Deryabin M.I., Erina M.V. Phosphorescence decay kinetics in the presence of statistical distribution of molecules over the rates of radiative and nonradiative deactivation of triplet excitations // Russian Physics Journal. – 2021. – Vol. 63 (11). – P. 1932–1936.
17. Ерина М.В., Дерябин М.И. Определение концентрации и времени накопления молекул в триплетном состоянии в замороженных растворах по изменению интенсивности фосфоресценции // Журнал прикладной спектроскопии. – 2023. – Т. 90, № 1. – С. 109-111.
18. Ерина М.В., Дерябин М.И. Особенности сенсибилизированной фосфоресценции нафталина в поликристаллическом растворе четыреххлористого углерода // Известия вузов. Физика. – 2023. – Т. 66, № 1(782). – С. 117-121.
19. Дерябин М.И., Ерина М.В. Влияние изменений структуры раствора на фосфоресценцию аценафтена в переохлажденном толуоле при отогреве // Журнал прикладной спектроскопии. – 2025. – Т. 92, № 5. – С. 571-575.

Практическое использование полученных научных результатов:

Установленные закономерности перераспределения интенсивности в тонкоструктурных спектрах в результате обеднения основного состояния молекул в твердых матрицах при 77 К позволили модернизировать методику определения приоритетных ПАУ в природных и техногенных средах и повысить ее достоверность.
Установленные закономерности преобразования энергии электронного возбуждения с участием триплетных состояний в молекулярных средах необходимы для поиска перспективных органических сред при разработке новых материалов для функциональных элементов оптоэлектроники, записи и хранения информации и др.