Наноархитектура агрегатов полиметиновых красителей

В работе изложены авторские представления о новом научном направлении – наноархитектуре агрегатов полиметиновых красителей. В последние годы класс полиметиновых (цианиновых) красителей привлекает все большее внимание исследователей в области нанотехнологий из-за особенностей строения их хромофорной системы и их склонности к образованию полимолекулярных состояний – агрегатов красителей. На примере анионных тиатриметинцианиновых красителей изучены процессы формирования в водных растворах агрегатов с новыми оптическими и электронными свойствами. Показано, что агрегаты образуются по «блочному» механизму из димеров. При этом наноархитектура агрегатов определяется типом алкильного заместителя в мезоположении полиметиновой цепи красителя: C₂H₅-группа способствует образованию длинноволновых J-агрегатов с упаковкой молекул типа «кирпичной кладки», а CH₃-группа – коротковолновых Н-агрегатов с упаковкой типа «стремянки». Установлено образование пространственных изомеров – J- и H-агрегатов из цис- и транс-конформаций молекул красителей. Значительное влияние на формирование агрегированных форм анионных красителей оказывают неорганические и органические катионы, стабилизирующие высокоорганизованные структуры агрегатов.

1. Шапиро Б.И. Молекулярные ансамбли полиметиновых красителей // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 5. С. 484–510.

2. Шапиро Б.И. Теоретические начала фотографического процесса. М.: Эдиториал УРСС. 2000. 288 с.

3. Шапиро Б.И., Белоножнина Е.А., Кузьмин В.А. Цис-, транс-агрегаты тиатриметинцианиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 1-2. С. 92–98.

4. Шапиро Б.И., Белоножкина Е.А., Тяпина О.А., Кузьмин В.А. Влияние многозарядных неорганических и органических катионов на J-агрегацию полиметиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 1–1. С. 67–71.

5. Шапиро Б.И., Соколова Л.С., Кузьмин В.А., Толмачев А.И., Сломинский Ю.Л., Брикс Ю.Л. Влияние мезо-алкильных заместителей в полиметиновой цепи тиакарбоцианинов на морфологию агрегатов красителей // Российские нанотехнологии. 2012. Т. 7. № 5-6. С. 28–33.

6. Dietz F.J. Die Aggregation der Cyaninfarbstoffe und ihre Bedeutung für die spektrale Sensibilisierung // Signalaufzeichnungsmater. 1973. V.1. № 3. P. 157–180.

7. J-aggregates / Ed. T. Kobaуashi. Singapore, New Jersey, London, Hong Kong: World Scientific Publishing Company, 1996. 228 p.

8. Saijo H., Isshiki T., Shiojiri M., Ohtani H., Ning G., Ogawa K. // Int. East-West Symposium III. Hawaii, 1992. P. B-37.

9. Maskasky J.E. The orientation of individual J-aggregates on cubic AgCl and AgBr emulsion grains // J. Imag. Sci. Technol. 1991. V. 35. № 1. P. 29–36.

10. Шапиро Б.И., Манулик Е.В., Прохоров В.В. Мультислойные J–агрегаты цианиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 5-6. С. 10–13.

11. Шапиро Б.И., Исаева А.Н., Тверской В.А. Матричный синтез агрегатов карбоцианиновых красителей на катионных полиэлектролитах // Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 7-8. С. 35–40.

12. Некрасов А.Д., Шапиро Б.И. Влияние многозарядных парамагнитных катионов металлов на J-агрегацию тиацианиновых красителей // Химия высоких энергий. 2011. Т. 45. № 2. С. 162–168.

13. Некрасов А.Д., Шапиро Б.И., Толмачев А.И., Сломинский Ю.Л., Кузьмин В.А. Влияние органических полиэлектролитов на Н*-агрегацию мезо-метилзамещенных тиакарбоцианиновых красителей // Химия высоких энергий. 2011. Т. 45. № 6. С. 563–569.

14. Шапиро Б.И., Некрасов А.Д., Кривобок В.С., Манулик Е.В., Лебедев В.С. Синтез и фотофизические свойства мультихромных нанокристаллов полиметиновых красителей // Российские нанотехнологии. 2018. Т. 13. № 5-6. С. 67–75.

15. Шапиро Б.И., Некрасов А.Д., Манулик Е.В., Кривобок В.С., Лебедев В.С. Оптические и фотоэлектрические свойства мультихромных J-агрегатов цианиновых красителей // Квантовая электроника. 2018. Т. 48. № 9. С. 856–866.

16. Shapiro B.I., Nekrasov A.D., Krivobok V.S., Lebedev V.S. Optical properties of molecular nanocrystals consisting of J-aggregates of anionic and cationic cyanine dyes // Optics Express. 2018. V. 26. № 23. P. 30324–30337.