Руководитель: д.ф.-м.н., профессор
Ибраев Ниязбек Хамзаулы
Созданная в 1973 г. профессором Г.А.Кецле научная школа «Спектроскопия возбужденных состояний органических молекул и комплексов» получила свое дальнейшее развитие в работах Н.Х.Ибраева. Профессор Н.Х.Ибраев разрабатывает научное направление, посвященное систематическому исследованию динамики электронных возбуждений в молекулярных системах с пониженной размерностью, изучению влияния особенностей пространственной геометрии молекул на внутреннюю структуру пленок и, в конечном итоге, на ее спектрально-люминесцентные свойства.
Исследованы кооперативные процессы аннигиляции триплетных и синглетных экситонов в жидких растворах и полимерах, роль клеточного эффекта в процессе обмена энергией между частицами, находящимися в различных квантовых состояниях, влияние кислорода на вероятность внутри- и межмолекулярных излучательных и безызлучательных переходов и др.
В последние годы научный интерес Н.Х.Ибраева сконцентрирован на разработке научных основ нанотехнологий, получения тонкопленочных материалов на основе различных классов органических люминофоров и исследовании влияния наноструктуры пленок на их оптические, электрические и магнитные свойства. Актуальность этих исследований связана с тем, что свойства низкоразмерных систем значительно отличаются от свойств объемных сред. Вследствие этого можно ожидать появления новых аспектов экситонных процессов в тонкопленочных структурах. Результаты этих исследований могут быть использованы при разработке нанотехнологий получения элементов молекулярной электроники, моделировании ряда биофизических процессов, при синтезе новых функциональных люминофоров.
Н.Х.Ибраев совместно с аспирантами В.А.Латониным и К.М.Махановым впервые исследовал свойства триплетных состояний органических люминофоров в ультратонких пленках, полученных по технологии Ленгмюра-Блоджетт и вакуумным распылением. Кинетические исследования показали, что дезактивация триплетных состояний ароматических молекул осуществляется в результате биэкситонных аннигиляционных процессов. Теоретический анализ экспериментальных данных установил кластерную структуру тонких пленок. Изучение сложных молекул органических красителей показало, что неэкспоненциальная кинетика затухания длительной люминесценции является следствием одновременного протекания внутрицентровой триплет-синглетной конверсии и аннигиляции экситонов. Исследования влияния температуры, внешнего магнитного поля, начальной концентрации экситонов, дозированного лазерного излучения установили закономерности динамики триплетных экситонов в тонких пленках, которые показывают значительные отличия обменных взаимодействий в низкоразмерных структурах от кристаллов. Установлено, что эффективностью экситонных процессов можно управлять внешними полями, что имеет важное значение при создании практических устройств и приборов.
Н.Х.Ибраевым совместно с К.М.Махановым впервые получены экспериментальные данные о протекании межслойного переноса триплетной энергии в гетероструктурах, которые важны для понимания механизмов трансформации световой энергии в биосистемах.
Исследованы оптические свойства тонких пленок, сконструированных на основе новых люминофоров для квантовой электроники, которые были синтезированы в Государственном научном центре Российской Федерации «НИОПиК». В этом цикле исследований установлена зависимость спектральных и люминесцентных свойств пленок от природы мономерных и димерных центров и их геометрии на поверхности подложки. Используя методы компьютерной химии, Н.Х.Ибраев сумел объяснить механизм миграции синглетного экситона по однотипным центрам различной пространственной конформации. Исследования молекулярной агрегации в тонких пленках показали, что природа наблюдаемой люминесценции определяется структурой агрегата, которую можно селективно менять путем подбора частиц и условий получения твердых пленок. Впервые зарегистрировано эксимерное свечение и предложен механизм его образования. Наряду с полученными новыми данными по релаксации возбужденных состояний простых и сложных центров свечения, несомненной новизной этих работ является развитый оригинальный метод прогнозирования свойств молекулярных систем, основанный на экспериментальном изучении оптических свойств материалов и компьютерном моделировании геометрии и строения электронных состояний мономерных центров и агрегатов методами квантовой химии и молекулярной механики.
Результаты этих исследований имеют практическую значимость. В настоящее время профессором Н.Х.Ибраевым начаты работы по созданию тонкопленочных светоизлучающих систем с высоким квантовым выходом, которые могут использоваться в лазерной технике и молекулярной электронике.
Совместно с коллегами из Института органической химии НАН Украины Н.Х.Ибраевым исследованы спектральные и люминесцентные свойства ряда новых полиметиновых красителей, которые широко используются в квантовой электронике, системах записи информации и др. Сделана количественная оценка эффективности излучательных и безызлучательных каналов распада возбужденных состояний люминофоров. Показано соответствие свойств химических димеров экситонной модели молекулярной агрегации.
Данные исследования наряду с их практической значимостью имеют и важное фундаментальное значение. Направленный химический синтез молекул с фиксированной пространственной ориентацией хромофоров позволяет провести строгую количественную проверку теории молекулярных экситонов. Кроме того, полученные данные демонстрируют перспективность этого направления в создании органических материалов с заданной наноструктурой.
Наряду с фундаментальными исследованиями Н.Х.Ибраев занимается и практическими разработками. На основе исследований влияния молекулярного кислорода на возбужденные состояния органических люминофоров разработан способ определения кислорода в газах. Для класса ароматических углеводородов разработан способ получения пленок Ленгмюра-Блоджетт. Для исследования оптических свойств тонких пленок была создана высокочувствительная установка с компьютерным управлением и пакетом прикладных программ. В разные годы Н.Х.Ибраев принимал активное участие в разработке ряда методик и приборов по оборонной тематике.
В настоящее время под руководством профессора Н.Х.Ибраева ведутся прикладные исследования по разработке технологии получения светоизлучающих систем на основе тонких пленок. Отработана методика получения люминесцирующих ЛБ-пленок ксантеновых и оксазиновых красителей на основе полимерного материала. Установлено, что пленки с добавкой полиамфолита обладают более высокой термической и механической прочностью по сравнению со смешанными пленками на основе красителя и жирной кислоты.
Результативность работы
В 1997–98 гг. Н.Х.Ибраев был соисполнителем Международного гранта ИНТАС-Казахстан-95–31. Начиная с 1991 г., Н.Х.Ибраев постоянно руководит научными проектами, которые вошли в Программы фундаментальных исследований Академии наук РК и Министерства образования и науки РК и финансировались из бюджета (1990–1992 гг., 1994–1996 гг., 1997–1999 гг., 2000–2002 гг., 2003–2005 гг., Грант Фонда науки, 1997 г.).
В настоящее профессор Н.Х.Ибраев является научным руководителем двух проектов, финансируемых МОН РК:
1. «Разработка технологии получения тонкопленочных светоизлучающих систем», 2004–2006 гг. (Программа МОН РК по прикладным научно-техническим проектам);
2. «Исследование спин-селективных фотопроцессов в органических наноструктурах», 2006–2008 гг. (Программа МОН РК по фундаментальным исследованиям).
По тематике исследования защищено 6 кандидатских диссертаций.
Конференции
Н.Х.Ибраев выступал с докладами на более, чем 40 международных, всесоюзных и республиканских конференциях. Был приглашен докладчиком на Международную конференцию по люминесценции и оптической спектроскопии в конденсированных средах (ICL’99, Япония), на Международную конференцию по экситонным процессам в конденсированных средах (EXCON-2000, Япония), на 3 Международную конференцию «Электронные процессы в органических материалах» (ICEPOM-3, ICEPOM-5, Ukraine), на Международную конференцию по люминесценции (Москва, 2001).
Публикации
Профессором Н.Х.Ибраевым опубликовано более 100 научных работ. За последние 5 лет опубликовано 53 работы, в том числе 23 статьи в рецензируемых научных журналах международного и республиканского уровня. Кроме того, написано и сдано в печать учебное пособие по молекулярной спектроскопии объемом 10 п.л.
1. А.с. 1562795 СССР. Способ определения кислорода в газах / В.В.Брюханов, Г.А.Кецле, Н.Х.Ибраев, В.Ч.Лауринас, З.Мулдахметов, К.Ф.Регир, В.К.Рунов. Способ определения кислорода в газах. Опубл. 08.01.1986.
2. Предварит. патент 7823 Республика Казахстан. Состав для изготовления оптических сред с органическим красителем / Н.Х.Ибраев, Т.У.Искаков, В.Гарифуллин, Н.Сагындыков, К.К.Кулакеев; заявка № 970430.1, 28.04.97.
3. Предварит. патент 9428.1–43–15/2 Республика Казахстан. Способ получения люминофорных пленок Лэнгмюра-Блоджетт на основе ароматических молекул / Н.Х.Ибраев, Т.У.Искаков, В.Гарифуллин, З.Мулдахметов, Н.Сагындыков, Р.Карамышева. От 24.09.98 .
Научные статьи -
Ibraev N.Kh. Dynamic of triplet excitations in Langmuir-Blodgett films of aromatic molecules / N.Kh Ibraev, V.A.Latonin // Journal of Lumines. — 2000. — Vol. 87–89. — P. 760–763.
-
Ibraev N.Kh. Influence of interaction of chromophores, linked by the unconjugated chain, on the luminescence propeties of biscyanine dyes / N.Kh.Ibraev, А.А.Ishchenko, R.Kh.Karamysheva, I.L.Mushkalo // Journal of Lumines. — 2000. — Vol. 90. — Р. 112–119.
-
Ibraev N.Kh. Migration of the electronic excitation energy in Langmuir-Blodgett films of xanthene dyes / N.Kh.Ibraev, D.Zh.Satybaldina, А.М.Zhnusbekov // International Journal of Modern Physics B. — 2001. — Vol. 15. — № 28–30. — Р. 3948–3951.
-
Ибраев Н.Х. Кинетика длительной люминесценции эозина в пленках Ленгмюра-Блоджетт / Н.Х.Ибраев, А.М.Жунусбеков // Оптика и спектр. — 2002. — Т. 92. — № 2. — С. 207–210.
-
Ибраев Н.Х. Влияние температуры на миграцию триплетного экситона в пленках Ленгмюра-Блоджетт // Оптика и спектр. — 2002. — Т. 93. — № 2. — С. 259–261.
-
Ibrayev N.Kh. Temperature and magnetic field influence on annihilation of triplet excitons in thin films of organic molecules // Докл. АН РК. — 2003. — №2 — С. 22–27.
-
Ibrayev N.Kh. The Structure and Properties of Lanmuir Films of Amphiphilic Nile Red. Russian / N.Kh.Ibrayev, V.I.Alekseeva, А.М.Zikirina, L.E.Marinina, L.P.Savvina // Jour. of Phys. Chem. — Vol. 79. — № 3. — 2005. — P. 415–418.
-
Ibrayev N.Kh. Migration of triplet Excitations in Chryzene Glass Films / N.Kh.Ibrayev, K.M.Makhanov // Molecular crystals and liguid crystals. — Т. 427. — Philadelphia, 2005. — P. 149–157.
-
Алексеева В.И. Строение и свойства ленгмюровских пленок амфифильного нильского красного / В.И.Алексеева, А.М.Зикирина, Н.Х.Ибраев и др. // Журн. физ. химии. — 2005. — Т. 79. — № 3. — С. 497–500.
-
Ibrayev N.Kh. Investigation of Conformational and Electron Properties of Biscyanines Dyes / N.Kh.Ibrayev, S.A.Yeroshina, А.А.Ischenko, I.L.Mushkalo // Molecular crystals and liguid crystals. — Т. 427. — Philadelphia, 2005. — P. 139–147.
100028, г. Караганда, ул. Университетская, 28,
КарГУ им. Е.А.Букетова.
8 (3212) 77–04–46
nibraev@kargu.krg.kz
Достарыңызбен бөлісу: |
