ПЕРЕНО́С ЭНЕ́РГИИ

ПЕРЕНО́С ЭНЕ́РГИИ в кон­ден­си­ро­ван­ных сре­дах, бе­зыз­лу­ча­тель­ная пе­ре­да­ча энер­гии элек­трон­ных воз­бу­ж­де­ний (вы­зван­ных по­гло­ще­ни­ем фо­то­на, воз­дей­ст­ви­ем элек­трич. по­ля, на­гре­ва­ни­ем и др.) от од­них ато­мов, ио­нов, мо­ле­кул, на­зы­вае­мых до­но­ра­ми, к др. ато­мам, ио­нам, мо­ле­ку­лам, на­зы­вае­мым ак­цеп­то­ра­ми. На­блю­да­ет­ся при пре­вы­ше­нии кри­тич. кон­цен­тра­ций до­но­ров (мо­ляр­ная до­ля обыч­но бо­лее 10^–3) и ак­цеп­то­ров (мо­ляр­ная до­ля обыч­но бо­лее 10^–6). В этих ус­ло­ви­ях П. э. про­ис­хо­дит за вре­мя, со­из­ме­ри­мое со вре­ме­нем жиз­ни воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ний из­лу­ча­тель­ных пе­ре­хо­дов (от 10^–2–10^–3 с для за­пре­щён­ных пе­ре­хо­дов, напр. в ио­нах РЗЭ, до 10^–8–10^–9 с для раз­ре­шён­ных пе­ре­хо­дов, напр. в мо­ле­ку­лах ор­га­нич. кра­си­те­лей).

След­ст­ви­ем П. э. яв­ля­ет­ся су­ще­ст­вен­ное из­ме­не­ние оп­тич. свойств лю­ми­но­фо­ров, ла­зер­ных кри­стал­лов и стё­кол с ио­на­ми РЗЭ. К та­ким из­ме­не­ни­ям от­но­сят­ся: кон­цен­тра­ци­он­ное ту­ше­ние лю­ми­нес­цен­ции, сен­си­би­ли­за­ция – по­вы­ше­ние ин­тен­сив­но­сти све­че­ния ак­цеп­то­ров (в т. ч. по­сле пре­кра­ще­ния им­пульс­но­го воз­бу­ж­де­ния) с од­но­врем. сдви­гом из­лу­че­ния в сто­ро­ну длин­но­вол­но­вой час­ти спек­тра, ан­ти­сто­ксо­вое пре­об­ра­зо­ва­ние ИК-из­лу­че­ния в ви­ди­мый свет при сум­ми­ро­ва­нии энер­гии элек­трон­ных воз­бу­ж­де­ний двух или бо­лее ио­нов РЗЭ на од­ном из них. Эф­фек­тив­ность П. э. от до­но­ров к ак­цеп­то­рам зна­чи­тель­но увели­чи­ва­ет­ся бла­го­да­ря ми­гра­ции энер­гии к со­сед­ним до­но­рам. Так, в ли­сть­ях рас­те­ний и др. фо­то­син­те­зи­рую­щих сре­дах сот­ни мо­ле­кул хло­ро­фил­ла об­ра­зу­ют све­то­со­би­раю­щую ан­тен­ну, от ко­то­рой энер­гия пер­вич­ных воз­бу­ж­де­ний пе­ре­да­ёт­ся од­но­му и то­му же ре­ак­ци­он­но­му цен­тру, от­вет­ст­вен­но­му за фо­то­хи­мич. ре­ак­ции.

Пред­по­ло­же­ние о воз­мож­но­сти бе­зыз­лу­ча­тель­но­го П. э. воз­ник­ло в 1920-х гг. при изу­че­нии лю­ми­нес­цен­ции рас­тво­ров ор­га­нич. кра­си­те­лей. Для та­ких сред рос. фи­зи­ки С. И. Ва­ви­лов и В. Л. Лёв­шин раз­ви­ли фе­но­ме­но­ло­гич. тео­рию кон­цен­тра­ци­он­но­го ту­ше­ния лю­ми­нес­цен­ции без кон­кре­ти­за­ции ме­ха­низ­ма П. э. В ра­бо­тах франц. фи­зи­ков Ж. и Ф. Пер­ре­нов пред­ло­жен ре­зо­нанс­но-ин­дук­ци­он­ный ме­ха­низм П. э. (по ана­ло­гии с взаи­мо­дей­ст­ви­ем двух элек­трич. ди­по­лей, рас­по­ло­жен­ных на рас­стоя­ни­ях, су­ще­ст­вен­но мень­ших дли­ны вол­ны со­от­ветст­вую­ще­го из­лу­че­ния). Ве­ро­ят­ность эле­мен­тар­но­го ак­та та­ко­го пе­ре­но­са оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой Фёр­сте­ра – Дек­сте­ра – Га­ла­ни­на, вы­ве­ден­ной на ос­но­ве клас­сич. и кван­то­во­ме­ха­нич. тео­рий. Эта ве­ро­ятность за­ви­сит от со­от­но­ше­ния дли­ны вол­ны оп­тич. из­лу­че­ния до­но­ров и ак­цеп­то­ров, рас­стоя­ния ме­ж­ду ни­ми, ха­рак­те­ри­стик из­лу­ча­тель­ных пе­ре­хо­дов (их ве­ро­ят­но­стей, муль­ти­поль­но­стей и ани­зо­тро­пии), ве­ли­чи­ны пе­ре­кры­тия оп­тич. спек­тров до­но­ров и ак­цеп­то­ров. Совр. мик­ро­ско­пич. тео­рии учи­ты­ва­ют на­ли­чие раз­ных рас­стоя­ний ме­ж­ду до­но­ра­ми и ак­цеп­то­ра­ми, а так­же об­рат­ный П. э. от ак­цеп­то­ров к до­но­рам и уча­стие фо­но­нов в этих про­цес­сах. Та­кие тео­рии по­зво­ля­ют объ­яс­нить зна­чит. чис­ло экс­пе­ри­мен­тов по на­блю­де­нию спек­тров по­гло­ще­ния и лю­ми­нес­цен­ции разл. сред.

В мо­ле­ку­ляр­ных кри­стал­лах (напр., ан­тра­цен), а так­же в по­лу­про­вод­ни­ко­вых кри­стал­лах (напр., CdS) П. э. мо­жет осу­ще­ст­в­лять­ся эк­си­то­на­ми, ко­то­рые пе­ре­ме­ща­ют­ся на рас­стоя­ния, пре­вы­шаю­щие дли­ну вол­ны оп­тич. из­лу­че­ния, – до 1–2 мкм. В ак­ти­ви­ро­ван­ных кри­стал­ло­фос­фо­рах П. э. ме­ж­ду цен­тра­ми из­лу­ча­тель­ной и бе­зыз­лу­ча­тель­ной ре­ком­би­на­ции про­ис­хо­дит бла­го­да­ря диф­фу­зии не­рав­но­вес­ных но­си­те­лей за­ря­да: элек­тро­нов в зо­не про­во­ди­мо­сти и ды­рок в ва­лент­ной зо­не. В не­ко­то­рых сре­дах воз­мож­но со­су­ще­ст­во­ва­ние разл. ме­ха­низ­мов П. э. Ин­те­рес к П. э. в зна­чит. ме­ре обу­слов­лен по­ис­ком но­вых ком­по­зи­ци­он­ных ма­те­риа­лов для све­то­из­лу­чаю­щих дио­дов и сол­неч­ных ба­та­рей, а так­же для соз­да­ния ис­кусств. фо­то­син­те­зи­рую­щих сред. К та­ким ма­те­риа­лам от­но­сят­ся, напр., ор­га­нич. плён­ки с ио­на­ми РЗЭ.