№ 5 • 2013 • СЕНТЯБРЬ–ОКТЯБРЬ
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Теоретическая и математическая физика
Комаров В.В., Попова А.М., Стурейко И.О., Шмидт Л., Юнгклас Х. Флуоресценция
молекулярных нанокластеров в поле микроволнового ИК-излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Боголюбов А.Н., Белокопытов Г.В., Домбровская Ж.О. Моделирование спектральных
зависимостей для двумерных фотонно-кристаллических волноводных систем . . . . . . . . . .
3
8
Булычев Д.Е. Асимптотические методы Маслова в задачах теории оптических решеток . . . 14
Физика атомного ядра и элементарных частиц
Беляев И.М., Голубков Д.Ю., Егорычев В.Ю., Саврина Д.В. Калибровка электромагнитного
калориметра эксперимента LHCb методом восстановления инвариантной массы нейтральных
π-мезонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Голубков Д.Ю., Егорычев В.Ю., Зайцев Ю.М. Поиск распада D0→µ+µ− . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Дементьев Р.К. Сечения образования D∗ -мезонов в процессах e−p- и e+p-рассеяния на
коллайдере HERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Радиофизика, электроника, акустика
Козарь А.В., Трофимов А.В. Явление нестационарного отражения импульсных сигналов от
слоистых структур с потерями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Карабутов А.А., Каптильный А.Г., Ивочкин А.Ю., Ксенофонтов Д.М., Трофимов А.Д.
Оптоакустическое исследование лазерно-индуцированных околокритических состояний
тонких алюминиевых пленок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Физика конденсированного состояния вещества
Зайцев В.Б., Константинова Е.А., Дейген Д.М., Румянцева М.Н., Подолько Е.В.,
Пустовалов М.В., Кашкаров П.К. Оптоэлектронные свойства легированного азотом
и углеродом нанокристаллического диоксида титана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Жуковский В.Ч., Кревчик В.Д., Семенов М.Б., Грунин А.Б., Зайцев Р.В. Влияние внешнего
электрического поля на оптические свойства квантовой молекулы с резонансным u-состоянием
D−
2 -центра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Стр.1
Биофизика и медицинская физика
Сидорова А.Э., Мухартова Ю.В. Пространственно-временная модель урбоэкосистем как
сопряженных активных сред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Астрономия, астрофизика и космология
Мягкова И.Н., Баринова В.О., Бобровников С.Ю., Баринов О.Г., Власова Н.А., Доленко
С.А., Калегаев В.В., Муравьева Е.А., Рязанцева М.О., Широкий В.Р.,
Шугай Ю.С. Влияние солнечных вспышек на радиационную обстановку в околоземном
космическом пространстве в марте–апреле 2013 г. — возможности оперативного
мониторинга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Физика Земли, атмосферы и гидросферы
Показеев К.В., Запевалов А.С., Пустовойтенко В.В. Моделирование формы отраженного
импульса радиоальтиметра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Мельникова О.Н., Показеев К.В., Рождественский А.Е. Лабораторное моделирование
катастрофического наводнения в Крымске . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Самолюбов Б.И. Взаимодействие струи и плотностного потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
○ Издательство Московского университета.
«Вестник Московского университета», 2013
c
Стр.2
ВМУ. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2013. № 5
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Флуоресценция молекулярных нанокластеров в поле микроволнового
ИК-излучения
В. В. Комаров1 , А.М. Попова1,a , И. О. Стурейко1 , Л. Шмидт2 , Х. Юнгклас2,b
1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет,
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына.
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.
2Филипс-университет, химический факультет. Германия, D-06421, Марбург.
E-mail: aam.popowa@yandex.ru, b jungclas.staff@uni-marburg.de
Статья поступила 13.03.2013, подписана в печать 20.05.2013.
Рассматривается донор-акцепторный нанокластер флуоресцирующий в поле микроволнового
ИК-излучения. Предполагается, что нанокластер состоит из двух диполь-дипольно взаимодействующих
органических молекул. Показано, что процесс флуоресценции нанокластера происходит при
условии, что молекула-донор содержит подструктуру тождественных двухатомных попарно взаимодействующих
связей диполей (ИК-антенна). Эта антенна способна накапливать колебательную
энергию в виде суммы коллективных колебательных квантов (эксимолей). Молекула-акцептор
не имеет постоянного дипольного момента и не возбуждается под действием микроволнового
ИК-излучения. Эта молекула поляризуется в поле дипольного момента ИК-антенны донора и может
получать энергию, накопленную в ИК-антенне молекулы донора. Если молекула-акцептор имеет
электронно возбужденное состояние в длинноволновой видимой области ее спектра поглощения, то
после получения от антенны донора энергию равную энергии этого состояния, возможно электронное
возбуждение молекулы-акцептора и ее флуоресценция. Как пример рассматривается флуоресценция
нанокластера, молекула-донор которого имеет ИК-антенну СnH2n , молекула-акцептор является
ароматической и внешнее ИК-излучение имеет частоту 1.1 · 1014 с−1 , равную частоте эксимоля
в ИК-антенне донора.
Ключевые слова: донор-акцепторный нанокластер, ИК-излучение, флуоресценция.
УДК: 539.19+539.2. PACS: 34.10.+x, 36.40.–c.
Введение
Известно, что одним из важнейших свойств органических
молекул является их способность к объединению
в молекулярные нанокластеры за счет нековалентных,
межмолекулярных взаимодействий. Ранее,
в молекулярных нанокластерах, состоящих из двух
молекул, был обнаружен экспериментально и теоретически
проанализирован процесс передачи энергии
электронного возбуждения от молекулы донора к молекуле-акцептору.
Было показано, что этот процесс, обусловленный
диполь-дипольным взаимодействием между
молекулами в нанокластере, происходит с наибольшей
вероятностью в случае, если спектр испускания электронного
возбуждения донора частично или полностью
перекрывается со спектром поглощения акцептора, и
если расстояние R между центрами масс донора и акцептора
находится в интервале 1–10 нм [1–3]. Первое
описание этого межмолекулярного перехода электронной
энергии было дано в работе Ферстера [1]. В модели
Ферстера предполагалось, что процесс передачи
энергии электронного возбуждения низко лежащего
уровня молекулы донора к невозбужденной молекуле
акцептора не является излучательным и определяется
диполь-дипольным взаимодействием.
Вероятность P перехода электронной энергии в единицу
времени существенно зависит от расстояния R
между центрами масс молекул. Вероятность P транс2
ВМУ. Физика. Астрономия. № 5
порта энергии в единицу времени в модели Ферстера
была определено в виде P = τ−1R6
мя жизни возбужденного состояния акцептора, R0 —
параметр, зависящий от свойств системы донор–акцептор
с учетом перекрывания спектров излучения донора
и спектра поглощения акцептора. Другие подходы
к описанию донор-акцепторного транспорта электронной
энергии в нанокластере, а также обобщение теории
Ферстера приведены в работах [2, 3].
Следует отметить результат работы [3], где переда0R−6
, где τ — вреча
энергии электронного возбуждения в нанокластере
между донором и акцептором в результате межмолекулярного
диполь-дипольного взаимодействия проводилась
на основе квантовой электродинамики. В этой
работе предполагалось, что указанный процесс происходит
в результате испускания донором и поглощения
акцептором промежуточного фотона, характеризующегося
волновым вектором k = ωc. В рамках такого
подхода было показано, что в предположении kR≪1,
рассматриваемый процесс является безызлучательным,
и промежуточный фотон — виртуальным. В указанном
приближении вероятность транспорта электронной
энергии в нанокластере от донора к акцептору, полученная
в [3], оказывается эквивалентной рассчитанной
в модели Ферстера.
При kR ≫ 1 в модели [3] промежуточный фотон
следует рассматривать как реальный, а процесс транспорта
электроной энергии как излучательный, идущей
3
Стр.3