Научное направление лаборатории - фотохимия супрамолекулярных систем на основе красителей различных классов и родственных соединений.

Целью исследований является установление общих закономерностей и особенностей фотофизических процессов и первичных фотохимических реакций, протекающих в супрамолекулярных системах: молекулярных и агрегированных формах (димерах, Н- и J-агрегатах) красителей разных классов и различного строения, комплексах красителей с полиэлектролитами и поверхностно-активными веществами, мицеллах и полимерах.

Фотопроцессы в агрегированных молекулах органических соединений и в частности красителей представляют важную область современной фотохимии. В отличие от мономерных молекул фотофизические и первичные фотохимические процессы в агрегатах исследованы крайне недостаточно. Между тем такие исследования являются весьма актуальными и перспективными при создания нанокомпозитных материалов для электролюминесцентных устройств. С проблемой фотоники агрегированных молекул встречаются при изучении первичных процессов фотосинтеза растений, разнообразных фотобиологических процессов, процессов фотодеструкции окрашенных материалов, спектральной сенсибилизации и др.

К числу решаемых в лаборатории задач относятся определение квантовых выходов процессов дезактивации синглетно-возбужденных и триплетных состояний, установление механизмов и нахождение констант скоростей первичных фотореакций, протекающих в супрамолекулярных системах красителей (реакции фотоизомеризации, переноса электрона, фотосенсибилизации).

Исследования в области фотоники агрегированных молекул привлекают пристальное внимание. Этот интерес объясняется, прежде всего тем, что поглощение света и последующие процессы трансформации энергии квантов в энергию разделенных зарядов в таком фундаментальном природном процессе как фотосинтез, а также в процессе спектральной сенсибилизации в фотографии происходят в агрегированных молекулах. Однако исследования фотофизических процессов и фотохимических реакций в агрегатах представляют значительные экспериментальные трудности. Как показано многочисленными исследованиями агрегация сопровождается существенным падением квантового входа флуоресценции и значительным сокращением времени жизни синглетного возбужденного состояния. Это обстоятельство значительно затрудняет исследование триплетных состояний агрегированных молекул и изучение фотохимических реакций с их участием. Прогресс в исследовании фотофизических процессов в агрегатах можно ожидать при использовании фемтосекундной лазерной спектроскопии, что позволит изучить сверхбыстрые процессы, протекающие в агрегированных молекулах красителей и в J-агрегатах полиметиновых красителей в частности.

Иной подход к исследуемой проблеме состоит в нахождении агрегатов красителей, обладающих заметной флуоресценцией, высоким квантовым выходом интеркомбинационной конверсии и большим временем жизни в триплетном состоянии. Это позволит использовать для исследования триплетных состояний агрегатов и фотохимических реакций с их участием метод импульсного фотолиза с нано- и микросекундным разрешением. Получение таких агрегатов может быть реализовано при использовании смесей растворителей, добавок полиэлектролитов, поверхностно-активных и мелкодисперсных твердых частиц. Другой путь получения агрегатов красителей и прежде всего димеров состоит в их синтезе из мономеров (ковалентно сшитые димеры, или бис-красители). Исследования таких димеров имеет определенные преимущества по сравнению с димерами, получаемыми методами концентрирования, адсорбции, высаливания и т.п.

• Экспериментальные исследования
• Компьютерное моделирование

• Установлено существенное возрастание эффективности интеркомбинационного перехода в триплетное состояние для димеров цианиновых красителей
• Показана важная роль полиэлектролитов и поверхностно-активных веществ в процессах агрегации-дезагрегации красителей
• Выявлена высокая реакционная способность димеров в триплетном состоянии к переносу электрона
• Разработан новый метод изучения кинетики быстрой реакции димеризации

• Установка микросекундного лампового импульсного фотолиза
• Установка наносекундного лазерного импульсного фотолиза
• Спектрофотометры Shimadzu и Hitachi Спектрофлуориметры Shimadzu и Hitachi

1. A.K. Chibisov, G.V. Zakharova, H. Görner. Photoprocesses of thiamonomethinecyanine monomers and dimers. Physical Chemistry Chemical Physical v.3, p. 44-49, 2001.
2. Л.С. Атабекян, Г.В. Захарова, А.К. Чибисов. Фотохромные превращения спиросоединений. 1. Новый подход к определению квантового выхода фотоокрашивания. Химия высоких энергий, т.35, № 5, с.383-388, 2001.
3. A.K. Chibisov, S.V. Shvedov, H. Görner. Photosensitized processes in dicarbocyanine dyes induced by energy transfer: delayed fluorescence, trans-cis isomerization and electron transfer. J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry, v. 141, № 1, p.39 -45, 2001.
4. Г.В. Захарова, А.К. Чибисов. Влияние полиметакриловой кислоты на фотопроцессы цианиновых красителей в водных растворах. Химия высоких энергий, т.35, № 6, с.454-459, 2001.
5. A.K. Chibisov, H. Görner. Photophysics of aggregated 9-methylthiacarbocyanine bound to polyanions. Chem. Phys. Letters, v.357, p.434-439, 2002.
6. T.D. Slavnova, A.K. Chibisov, H. Görner. Photoprocesses of thiacarbocyanine monomers, dimers and H-aggregates bound to polyanions. J.Phys. Chem., A, v. 106 , № 46, p. 10985 - 10990, 2002.
7. Л.С. Атабекян, Г.В. Захарова, В.Н. Огиенко, А.К. Чибисов. Фотохромные превращения спиросоединений. 2. Кинетика фотоокрашивания при стационарном облучении. Химия высоких энергий, т.36, № 5, с. 359-362, 2002.
8. H. Görner, A.K. Chibisov. Photoprocesses of polymethine dyes: сyanines and spiropyrane-derived merocyanines. CRC Handbook Organic Photochemistry & Photobiology, 2nd Edition, p. 36-1 – 36-21, 2003.
9. A.K. Chibisov, V.S. Marevtsev, H. Görner. Photochromism of nitrospironaphthoxazines and spiroanthroxazine. Photochem. Photobiol. A: Chemistry, v.159, p. 233-239, 2003.
10. A.K. Chibisov, T.D. Slavnova, H. Görner. Electron transfer reactions induced by the triplet state of thiacarbocyanine dimers. Chemical Physics, v. 299, p.1-10, 2004.

• Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie (former Strahlenchemie), Germany
• University Paul Sabatier, France
• Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова
• Институт электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

• Проф. А.К. Чибисов – присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации» (1999 г)
• Ст. нучн. сотр., к.ф-м.н Л.С. Атабекян, ст. нучн. сотр., Г.В. Захарова, проф. А.К. Чибисов – лауреаты премии «Международной академической издательской компании «Наука/Интерпериодика» за лучшую публикацию в издаваемых ею журналах (Химия высоких энергий, 2002 г)