Спектроскопия одиночных молекул как метод исследования низкотемпературной динамики неупорядоченных твердотельных сред
Впервые измерены индивидуальные параметры низкоэнергетических элементарных возбуждений (ДУС и НЧМ) в стеклах и аморфных полимерах.7. Впервые зарегистрированы случаи взаимодействия элементарных возбуждений в неупорядоченных твердотельных средах между собой.8. Впервые получено прямое экспериментальное доказательство существования в аморфных средах многоуровневых систем, соответствующих туннельным… Читать ещё >
Содержание
- Список сокращений
- Перечень рисунков и таблиц
- Список формул
Глава 1. Динамика неупорядоченных твердотельных сред при низких температурах (обзор).
1.1. Неупорядоченные твердотельные среды.
1.2. Исследования аномальной динамики низкотемпературных стекол.
§ 1.2.1. Традиционные экспериментальные методы.
§ 1.2.2. Оптическая спектроскопия примесного центра.
§ 1.2.3. Универсальность динамических свойств аморфных сред.
1.3. Модели низкотемпературной динамики стекол.
§ 1.3.1. Модель туннелирующих двухуровневых систем (ДУС).
§ 1.3.2. Низкотемпературная колебательная динамика стекол.
§ 1.3.3. Локальные структурные релаксации при низких температурах.
1.4. Взаимодействие примесных молекул с матрицей.
§ 1.4.1. Электрон-фононное взаимодействие.
§ 1.4.2. Стохастическая модель случайных прыжков.
§ 1.4.3 Влияние примесных центров на динамику матрицы.
1.5. Выводы по Главе 1.
Глава 2. Спектроскопия одиночных молекул (СОМ).
2.1. Основные принципы СОМ.
2.2. Экспериментальные схемы.
§ 2.2.1. Детектирование молекул и корреляционные методы.
§ 2.2.2. Спектры поглощения и возбуждения флуоресценции.
§ 2.2.3. Спектры излучения.
§ 2.2.4 Схемы освещения и сбора сигнала.'.
§ 2.2.5. Конфокальная схема с одноканальным детектором.
§ 2.2.6. Люминесцентный микроскоп с матричным детектором.
2.3. Теоретические аспекты СОМ в низкотемпературных стеклах.
§ 2.3.1. Текущее состояние теории.
§ 2.3.2. Стохастическая теория распределений форм оптических линий одиночных молекул в низкотемпературных стеклах.
§ 2.3.3. Динамическая теория спектров одиночных молекул.
2.4. Выводы по Главе II.
Глава 3. Экспериментальные основы СОМ применительно к исследованию низкотемпературной динамики стекол.
3.1. Спектры возбуждения флуоресценции одиночных молекул в неупорядоченных твердотельных средах.
§ 3.1.1. Методика регистрации меняющихся спектров одиночных молекул и их двумерного графического представления.
§ 3.1.2. Идентификация спектров различных одиночных молекул.
§ 3.1.3. Стандартное временное поведение спектров одиночных молекул, взаимодействующих с двухуровневыми системами.
§ 3.1.4. Ширина спектра одиночной молекулы в аморфной матрице.
§ 3.1.5. Преимущества техники повторяющегося измерения спектров.
3.2. Экспериментальная техника.
§ 3.2.1. Экспериментальные установки.
§ 3.2.2. Выбор мощности лазерного излучения.
3.3. Техника температурных циклов.
3.4. Объекты исследований и приготовление образцов.
§ 3.4.1. Полимерные пленки.
§ 3.4.2. Замороженные растворы органических жидкостей.
3.5. Выводы по Главе III.
Глава 4. Синхронная регистрация спектров множества одиночных молекул.
4.1. Проблемы использования люминесцентного микроскопа в СОМ.
4.2. Методика измерения спектров и координат множества молекул.
4.3. Синхронное измерение спектральных траекторий.
4.4. Преимущества методики.
4.5. Выводы по Главе IV.
Глава 5. Низкотемпературная динамика стекол н полимеров на мнкроуровне возможности спектроскопии одиночных молекул.
5.1. Прямое наблюдение переходов в двухуровневых системах.
5.2. Температурная зависимость формы спектра одиночной молекулы как источник информации об элементарных возбуждениях матрицы.
§ 5.2.1. Общий вид температурной зависимости параметров спектра одиночной молекулы в аморфном полимере.
§ 5.2.2. Индивидуальные параметры двухуровневых систем.
§ 5.2.3. Параметры низкочастотных колебательных мод.
5.3. «Аномальные» спектры одиночных молекул в полимерах.
§ 5.3.1. Трех- и многоуровневые системы.
§ 5.3.2. Взаимодействие ДУС между собой.
§ 5.3.3. Взаимодействие хромофоров с одной и той же ДУС.
§ 5.3.4. Мерцающая флуоресценция в спектрах одиночных молекул.
§ 5.3.5. Непрерывные спектральные дрейфы.
§ 5.3.6. Локальные структурные релаксации.
5.4. Локальная динамика в низкомолекулярных стеклах.
§ 5.4.1. Аномальная спектральная динамика одиночных молекул в низкомолекулярных органических стеклах.
§ 5.4.2. Связь динамики стекла с его структурой и химическим составом.
§ 5.4.3. Динамика олигомеров: зависимость от длины цепи.
5.5. Выводы по Главе V.
Глава 6. Статистический анализ параметров спектров одиночных молекул.
6.1. Сравнение экспериментальных и теоретических данных в СОМ.
§ 6.1.1. Распределения параметров спектров одиночных молекул.
§ 6.1.2. Концепция моментов и кумулянтов спектров.
6.2. Распределения ширин и моментов спектров одиночных молекул.
§ 6.2.1. Модельные расчеты спектров одиночных молекул.
§ 6.2.2. Распределения моментов спектров.
§ 6.2.3. Вклад ближних и дальних ДУС.
§ 6.2.4. Статистика Леви и распределения кумулянтов спектров.
§ 6.2.5. Распределение ширин и колебательная динамика матрицы.
6.3. Измерение энергетического спектра квазилокализованных низкочастотных колебательных мод.
§ 6.3.1. Методика измерений.
§ 6.3.2. Сравнение спектров плотности колебательных состояний, измеренных различными методами.
6.4. Дейтерирование молекул матрицы: изотопический эффект.
6.5. Частотная зависимость константы электрон-фононного взаимодействия.
6.6. Влияние примесных центров на динамику полимера.
§ 6.6.1. Динамика туннелирующих двухуровневых систем.
§ 6.6.2. Колебательная динамика.
6.7. Выводы по Главе VI.
Глава 7. Одиночная молекула как спектральный наноинструмент.
7.1. Диагностика структуры твердотельных объектов.
7.2. Нанотермометр.
7.3. Электроизмерительный наноинструмент.
7.4. Выводы по Главе VII.
Список литературы
- R.C. Zeller, R.O. РоЫ, Thermal conductivity and specific heat of noncrystalline solids // Phys. Rev. B, v. 4, iss. 6, pp. 2029−2041 (1971).
- R.B. Stephens, G.S. Cieloszyk, G.L. Salinger, Thermal conductivity and specific heat of non-crystalline solids: Polystyrene and polymethyl methacrylate // Phys. Lett. A, v. 38, iss. 3, pp. 215−217 (1972).
- Amorphous solids. Low-temperature properties, v. 24 of Topics in current Physics / ed. by W.A. Phillips, (Springer-Verlag, Berlin, 1981).
- S. Hunklinger // A.K. Raychaudhuri, in Progress in low-temperature physics / ed. by D.F. Brewer, (Amsterdam, Elsevier, 1986) v. 9.
- Tunneling systems in amorphous and crystalline solids / ed. P. Esquinazi, (Berlin, Springer, 1998).
- P.W. Anderson, B.I. Halperin, C.M. Varma, Anomalous low-temperature thermal properties of glasses and spin glasses // Phil. Mag., v. 25, p. 1 (1972).
- W.A. Phillips, Tunneling states in amorphous solids // J. Low Temp. Phys., v. 7, p. 351 (1972).
- D. Tielbtirger, R. Merz, R. Ehrenfels, S. Hunklinger, Thermally activated relaxation processes in vitreous silica an investigation by brillouin-scattering at high-pressures // Phys. Rev. B, v. 45, iss. 6, pp. 2750−2760 (1992).
- В. B. Laird, H. R. Schober, Localized low-frequency vibrational-modes in a simple-model glass // Phys. Rev. Lett., v. 66, iss. 5, pp, 636−639 (1991).
- U. Buchenau, C. Pecharroman, R. Zorn, B. Frick, Neutron scattering evidence for localized soft modes in amorphous polymers // Phys. Rev. Lett., v. 77, iss. 4, pp. 659−662 (1996).
- Р.И. Персонов, Селективная спектроскопия сложных молекул растворах и ее применение // Спектроскопия и динамика возбуждений в конденсированных молекулярных системах / Под ред. В. М. Аграновича и P.M. Хохштрассера. М.: Наука, 1987. Гл. 9, СС. 341−387.
- Modern Problems in Solid State Physics, v. 4, Spectroscopy, Excitation Dynamics of Condensed Molecular Systems / Eds. V.M. Agranovich, R.M. Hochstrasser, Amsterdam: North-Holland, 1983.
- Э.А. Маныкин, В. В. Самарцев, Оптическая эхо-спектроскопия. М.: Наука, 1984.
- W.E. Moerner, L. Kador, Optical-detection and spectroscopy of single molecules in a solidPhys. Rev. Lett., v. 62, iss.21, pp. 2535−2538 (1989).
- M. Orrit, J. Bernard, Single pentacene molecules detected by fluorescence excitation in a para-terphenyl crystal // Phys. Rev. Lett., v. 65, iss. 21, pp. 2716−2719 (1990).
- Single-molecule optical detection, imaging and spectroscopy / Eds. T. Basche, W. Moerner, M. Orrit, U. Wild, (Weinheim, NY, Basel, Cambridge, Tokyo), 1998.
- F. Kulzer, M. Orrit, Single-molecule optics // Ann. Rev. Phys. Chem., v. 55, pp. 585−611 (2004).
- А.В. Наумов, Низкотемпературная оптическая динамика примесных органических стекол: исследования методами спектроскопии одиночных молекул и фотонного эха // Дисс. уч. ст. канд. физ.-мат. наук, Троицк. 2003.
- Ю.Г. Вайнер, Динамика неупорядоченных молекулярных твердотельных сред: исследования методами фотонного эха и спектроскопии одиночных молекул // Дисс. уч. ст. докт. физ.-мат. наук, Троицк. 2005.
- Ю.Г. Вайнер, Спектроскопия одиночных молекул и динамика неупорядоченных твердых тел // УФН, т. 174, № 6, сс. 679−683 (2004).
- Е.Ф. Шека, Спектроскопия аморфных веществ с молекулярной структурой // УФН, т. 160, № 2, с. 263 (1990).
- P. Gibbs, Is glass liquid or solid? // University of California, Riverside, USA (1996).
- Физическая энциклопедия. M: «Большая Российская Энциклопедия» 1992.
- S.R. Elliott, Physics of Amorphous Materials, 2nd ed., Longman, Essex, 1990.
- C.B. Немилов // Физ. и хим. стекла, т. 3, с. 423 (1977).
- V.Lubchenko, P.G. Wolynes, Theory of structural glasses and supercooled liquids // Annu. Rev. Phys. Chem., v. 58, pp. 235−266 (2007).
- P.W. Anderson, Through the glass lightly // Science, v. 267, pp. 1609−1618 (1995).
- C.A. Angeli, Ten questions on glassformers, and real space «excitations» model with some answers on fragility and phase transitions // J. Phys. Condens. Matter, v. 12, pp. 6463 -6475 (2000).
- C.A. Angeli, Entropy and fragility in supercooled liquids // J. Res. Natl. Inst. Stand. Tech-nol., v. 102, pp. 171 185 (1997).30 4. Китель, Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.
- R.O. Pohl // in Amorphous solids. Low-temperature properties, v. 24 of Topics in current Physics, ed. by W.A. Phillips, (Springer-Verlag, Berlin, 1981), p. 27.
- J.J. Freeman, A.C. Anderson, Thermal conductivity of amorphous solids // Phys. Rev. B, v. 34, p. 5684 (1986).
- G. Bellessa, Frequency and temperature dependence of the sound velocity in amorphous materials at low temperatures // Phys. Rev. Lett., v. 40, p. 1456 (1978).
- R.O. Pohl, Lattice vibrations of glasses // J. Non-Cryst. Sol., v. 352, pp. 3363−3367 (2006).
- Y. Inamura, M. Arai, O. Yamamuro, A. Inaba, N. Kitamura, T. Otomo, T. Matsuo, S.M. Bennington, A.C. Hannon, Peculiar suppression of the specific heat and boson peak intensity of densified Si02 glass // Physica B, v. 263, pp. 299−302 (1999).
- H.B. Суровцев, Релаксационная и колебательная динамика стекол в низкочастотныхспектрах комбинационного рассеяния света // Дисс. на соискание уч. степени докт. физ.-мат. наук. Новосибирск. 2004.
- C.V. Raman, K.S. Krishnan, The optical analog of the Compton effect // Nature, v. 121, p. 711.(1928).
- И.Л. Фабелинский, Открытие комбинационного рассеяния света // УФН, т. 126, с. 124(1978).
- И.Л. Фабелинский, Молекулярное рассеяние света. М.: Наука, 1965, 511 с.
- V.K. Malinovsky, V.N. Novikov, P.P. Parshin, A.P. Sokolov, M.G. Zemlyanov, Universal form of the low-energy (2 to 10 mev) vibrational-spectrum of glasses // Europhys. Lett., v. 11, iss. l, pp. 43−47(1990).
- R.S. Krishnan, The scattering of light in fused quartz and its Raman spectrum // Proceedings of the Indian Academy of Sciences A, v. 37, № 3, pp. 377−384 (1953).
- J. Jackie, Low-frequency Raman scattering in glasses" in «Amorphous Solids: Low-Temperature Properties / ed. by W.A. Phillips (Springer, Berlin, 1981), pp. 135−160.
- B.K. Малиновский, B.H. Новиков, А. П. Соколов, Особенности динамики и пространственных корреляций в генезисе стеклообразного состояния // Физ. и хим. стекла, т. 22, № 3, сс. 204−221 (1996).
- R. Shuker, R.W. Gammon, Raman-Scattering Selection-Rule Breaking and the Density of States in Amorphous Materials // Phys. Rev. Lett., v. 25, iss. 4, pp. 222−225 (1970).
- J. Wiedersich, N.V. Surovtsev, E. Rossler, A comprehensive light scattering study of the glass former toluene // J.Chem.Phys., v. 111, iss. 3, pp. 1143−1153 (2000).
- E. Duval, Novikov V.N., Boukenter A., Low-frequency raman-scattering from glasses -frequency-dependence // Phys. Rev. B, v. 48, iss. 22, pp. 16 785−16 787 (1993).
- К.А. Blanks, The role of the Raman coupling coefficient in an inelastic light scattering process in amorphous solids // J. Non-Cryst. Solids, v. 208, iss. 1−2, pp. 81−88 (1996).
- N.V. Surovtsev, A.P. Sokolov, Frequency behavior of Raman coupling coefficient in glasses // Phys. Rev. B, v. 66, art. no. 54 205 (2002).
- NV Surovtsev, SV Adichtchev, E Rossler, MA Ramos., Density of vibrational states and light-scattering coupling coefficient in the structural glass and glassy crystal of ethanol // J. Phys.- Condensed Matter, v. 16, iss. 3, pp. 223−230 (2004).
- Дж. Займан, Модели беспорядка. M.: Мир, 1982, 592 с.
- К. Inoue, T. Kanaya, S. Ikeda, К. Kaji, К. Shibata, M. Misawa, Y. Kiyanagi, Low-energy excitations in amorphous polymers // J. Chem. Phys., v. 95, iss. 7, pp. 5332−5340 (1991).
- E. Burkel, Inelastic Scattering of X-Rays with Very High Energy Resolution (SpringerVerlag, New York, 1991).
- A.I. Chumakov, Phonon spectroscopy with nuclear inelastic scattering of synchrotron radiation // Phys. Stat. Sol. B, v. 215, pp. 165−175 (1999).
- A. I. Chumakov, I. Sergueev, U. van Burck, W. Schirmacher, T. Asthalter, R. Ruffer, O. Leupold, W. Petry, Collective Nature of the Boson Peak and Universal Transboson Dynamics of Glasses // Phys. Rev. Lett., v. 92, iss. 24, art. no. 245 508 (2004).
- S. Volker, Hole-Burning Spectroscopy // Annu. Rev. Phys Chem., v. 40, pp. 499−530 (1989).
- A.M. Stoneham, Shapes of Inhomogeneously Broadened Resonance Lines in Solid // Rev. Mod. Phys., v. 41, iss. 1, pp. 82−108 (1969).
- B.M. Kharlamov, R.I. Personov, L.A. Bykovskaya, Stable «gap"in absorption spectra of solid solutions of organic molecules by laser irradiation// Opt. Commun., v. 12, iss. 12. p. 191 (1974).
- A.A. Гороховский, P.K. Каарли, JI.A. Ребане, Выжигание провала в контуре чисто электронной линии в системах Шпольского // Письма в ЖЭТФ, т. 20, № 7, с. 474−479 (1974).
- A. Szabo, Observation of the Optical Analog of the Mossbauer Effect in Ruby // Phys. Rev. Lett., v. 27, iss. 6, pp. 323−326 (1971).
- R.I. Personov, E.I. Al’shits, L.A. Bykovskaya, The effect of fine structure appearance in laser-excited fluorescence spectra of organic compounds in solid solutions// Opt. Commun., v. 6, iss. 2, p. 169 (1972).
- Y. Kanematsu, J.S. Ahn, T. Kushida, Resonance fluorescence-spectra of dye-doped polymers // J. Lumin., v. 53, iss. 1−6, pp. 235−238 (1992).
- J.F. Beriret, M. Meissner, How universal are the low temperature acoustic properties of glasses? // Z. Phys. B, v. 70, p. 65 (1988).
- Amorphous solids Low-temperature properties, ed. by W.A. Phillips, Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, (1981).
- V.G. Karpov, M.I. Klinger, F.N. Ignat’ev, Theory of low-temperature anomalies in thermal-properties of amorphic structures // Zh. Eksp. Teor. Fiz., v. 84, pp. 760−775 (1983) Sov. Phys. JETP v. 57, pp. 439−448 (1983).
- A. Heuer, R.J. Silbey, Collective dynamics in glasses and its relation to the low-temperature anomalies // Phys. Rev. B, v. 53, p. 609 (1996).
- A.L. Burin, Yu. Kagan, On the nature of the universal properties of amorphous solids // Phys. Lett. A, v. 215, pp. 191−196 (1996).
- R. Kuhn, Universality in glassy low-temperature physics // Europhys.Lett., v. 62, pp. 313−319(2003).
- M.A. Ramos, C. Talon, S. Vieira, The Boson peak in structural and orientational glasses of simple alcohols: specific heat at low temperatures // J. Non-Cryst. Sol., v. 307−310, pp. 8086 (2002).
- Y Ichino, Y Kanematsu, T Kushida, Universality in vibrational modes of various disordered materials examined by hole-burning-free FLN spectroscopy // J. Lumin., v. 66−67, iss. 1−6, pp. 358−361 (1995).
- Y.F. Ding, V.N. Novikov, A.P. Sokolov, A. Cailliaux, C. Dalle-Ferrier, C. Alba-Simionesco, B. Frick, Influence of molecular weight on fast dynamics and fragility of polymers // Macromolecules, v. 37, pp. 9264−9272 (2004).
- K. Kunal, M. Paluch, C.M. Roland, J.E. Puskas, Y. Chen, A.P. Sokolov, Polyisobutylene: a most unusual polymer // J. Polymer Sciences B, v. 46, pp. 1390−1399 (2008).
- K. Fritisch, J. Friedrich, D.T. Leeson, D.A. Wiersma, The energy landscape of myoglobin: An optical study//J. Phys. Chem. B, v. 101, pp. 6331−6340 (1997).
- U. Buchenau, M. Prager, U. Nukker, A.J. Dianoux, N. Ahmad, W.A. Phillips, Low-frequency modes in vitreous silica // Phys. Rev. B, v. 34, iss. 8, pp. 5665−5673 (1986).
- C. Enss, H. Schwoerer, D. Arndt, M. Von Schickfus, G. Weiss, 2 distinct classes of tunneling states in CN--doped KBR // Europh. Lett., v. 26, iss. 4, pp. 289−294 (1994).
- S. Astilean, A. Corval, R. Casalengo, H.P. Trommsdorf, Relaxation and photochemistry in pentacene doped benzoic-acid crystals // J. Lumin., v. 58, iss. 1−6, pp. 275−277 (1994).
- P.F. Barbara, C. Von Borczyskowski, R. Casalengo, A. Corval, C. Kryschi, Yu.V. Ro-manovskii, H.P. Trommsdorf, Proton tunneling reactions in pentacene doped benzoic-acid crystals // J. Chem. Phys., v. 199, pp. 285−295 (1995).
- D. Dab, A. Heuer, R. Silbey, Low-temperature properties of glasses a preliminary-study of double-well potentials microscopic structure// J. Lumin., v. 66, pp. 95−100 (1995).
- J. Jiickle,. On the ultrasonic attenuation in glasses at low temperatures // Zeitschrift fur Physik A., v. 257, № 3, pp. 212−223 (1972).
- P. Doussineau, C. Frenois, R.G. Leisure, A. Levelut, J.-Y. Prieur, Amorphous-like acoustical properties of NA doped BETA-AL203 // J. Physique, v. 41, pp. 1193−1211 (1980).
- Е. Geva, J.L. Skinner, Theory of single-molecule optical line-shape distributions in low-temperature glasses // J. Phys. Chem. B, v. 101, iss. 44, pp. 8923−7641 (1997).
- E. Geva, J.L. Skinner, Theory of photon echoes and hole burning in low temperature glasses: How good are the standard approximations? // J. Chem. Phys., v. 107, iss. 19, pp.763 0−7641 (1997). .
- B. Golding, J.E. Graebner, Phonon Echoes in Glass // Phys. Rev. Lett., v. 37, iss. 13, pp. 852−855 (1973).
- J.L. Black, B.I. Halperin, Spectral diffusion, phonon echoes, and saturation recovery in glasses at low temperatures // Phys. Rev. B, v. 16, pp. 2879−2895 (1977).
- S. Hunklinger, M.V. Schikfus, // in Amorphous Solids. Low-temperature Properties / Ed. W. Phillips, Berlin: Springer-Verlag, 1981, p.81.
- Yu.M. Galperin, V.G. Karpov, V.I. Kozub, Localized states in glasses // Adv. Phys., v. 38, pp. 669−737 (1989).
- E. Courtens, M. Foret, В. Hehlen, R. Vacher, The vibrational modes of glasses // Solid state commun., v. 117, pp. 187−200 (2001).
- U. Buchenau, Dynamics of glasses // J. Phys. Condens. Matter, v. 13, pp. 7827−7846 (2001).
- Г. Карпов, М. И. Клингер, Ф. Н. Игнатьев, Теория низкотемпературных аномалий тепловых свойств аморфных структур // ЖЭТФ, т. 84, № 2, сс. 760−775 (1983).
- U. Buchenau, Н.М. Zhou, N. Nucker, K.S. Gilroy, W.A. Phillips, Structural relaxation in vitreous silica//Phys. Rev. Lett., v. 60, pp. 1318−1321 (1988).
- S.R. Elliott, A unified model for the low-energy vibrational behavior of amorphous solids // Europhys. Lett., v. 19, pp. 201−206 (1992).
- U. Buchenau, Y.M. Galperin, V.L. Gurevich, D.A. Parshin, M.A. Ramos, H.R. Schober, Interaction of soft modes and sound-waves in glasses // Phys. Rev B, v. 46, pp. 2798−2808 (1992).
- E. Duval, A. Mermet, Inelastic x-ray scattering from nonpropagating vibrational modes in glasses // Phys. Rev. B, v. 58, p. 8159−8162 (1998).
- W. Schirmacher, G. Diezemann, C. Ganter, Harmonic vibrational excitations in disordered solids and the «boson peak» // Phys. Rev. Lett., v. 81, pp. 136−139 (1998).
- S.N. Taraskin, Y.L. Loh, G. Natarajan, S.R. Elliott, Origin of the boson peak in systems with lattice disorder // Phys. Rev. Lett., v. 86, pp. 1255−1258 (2001).
- V. Gurarie, A. Altland, Phonons in random elastic media and the boson peak // Phys. Rev. Lett., v. 94, iss. 24, AN. 245 502 (2005).
- Д.А. Паршин, Модель мягких потенциалов и универсальные свойства стекол // ФТТ, т. 36, № 7, сс. 1809−1880 (1994).
- Е. Duval, A. Boukenter, Т. Achibat, Vibrational dynamics and the structure of glasses // J. Phys. Cond. Matt., v. 2, iss. 51, pp. 10 227−10 234 (1990).
- V.K Malinovsky, V.N. Novikov, A.P. Sokolov, Log-normal spectrum of low-energy vibrational excitations in glasses // Phys. Lett. A, v. 153, iss. 1, pp. 63−66 (1991).
- T. Pang, Local vibrational-states of glasses // Phys. Rev. B, v. 45, iss. 5, p. 2490−2492 (1992).
- S.N. Taraskin, S.R. Elliott, Nature of vibrational excitations in vitreous silica // Phys. Rev. B, v. 56, iss. 14, pp. 8605−8622 (1997).
- P.B. Allen, J.L. Feldman, Thermal-conductivity of disordered harmonic solids // Phys. Rev. B, v. 48, iss. 17, pp. 12 581−12 588 (1993).
- M. Arai, Y. Inamura, T. Otomo, N. Kitamura, S.M. Bennington, A.C. Hannon, Novel existence of collective propagating mode and strongly localized mode in vitreous silica // Physica B, v. 263, pp. 268−272 (1999).
- V. Mazzacurati, G. Ruocco, M. Sampoli, Low-frequency atomic motion in a glass // Euro-phys. Lett., v. 34, iss. 34, pp. 681−686 (1996).
- H.R. Schober, C. Oligschleger, Low-frequency vibrations in a model glass // Phys. Rev. B, v. 53, iss. 17, pp. 11 469−11 480 (1996).
- H.R. Schober, Collectivity of motion in undercooled liquids and amorphous solids // J. Non-Cryst. Solids, v. 307, pp. 40−49 (2002).
- M. Foret, E. Courtens, R. Vacher, J.-B. Suck, Evidence of high frequency propagating modes in vitreous silica Comment // Phys. Rev. Lett., v. 78, iss. 24, pp. 4669−4669 (1997).
- P. Benassi, M. Krisch, C. Masciovecchio, V. Mazzacurati, G. Monaco, G. Ruocco, F. Sette, R. Verbeni, Evidence of high frequency propagating modes in vitreous silica // Phys. Rev. Lett., v. 77, iss. 18, pp. 3835−3838 (1996).
- GJ. Small, // in Modern Problems in Solid State Physics, v. 4, Spectroscopy, Excitation Dynamics of Condensed Molecular Systems / Eds. V.M. Agranovich, R.M. Hochstrasser, -Amsterdam: North-Holland, 1983, Chapter 8.
- Topics in current physics, v. 44, Persistent spectral hole-burning: science, applications / Ed. Moerner W.E., Berlin, N.Y.: Springer 1988.
- S.P. Feofilov, A.A. Kaplyanskii, R.I. Zakharchenya, Y. Sun, K.W. Jang, R.S. Meltzer, Spectral hole burning in Eu3±doped highly porous gamma-aluminum oxide // Phys. Rev. B, v. 54, iss.6, R3690- R3693 (1996).
- H. Maier, B.M. Kharlamov, D. Haarer, «Investigation of Tunneling Dynamics by Optical Hole-Burning Spectroscopy» in: «Tunneling Systems in Amorphous and Crystalline Solids», // Ed. Esquinazi P., Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, Chapter 6 (1998)
- J.V. Kikas, P. Scheilenberg, J. Friedrich, Temperature broadening of impurity transitions in the crystalline and glassy phase of benzophenone // Chem. Phys. Lett., v. 207, iss. 2−3, pp. 143−147(1993).
- K.K. Ребане, Элементарная теория колебательной структуры спектров примесных центров в кристаллах. -М.: Наука, 1968.
- И.С. Осадько, Теория поглощения и испускания света органическими примесными центрами / Под ред. В. М. Аграновича и P.M. Хохштрассера. М.: Наука, 1987. Гл. 7, СС. 263−315.
- И.С. Осадько, Селективная спектроскопия одиночных молекул. М.: Физматлит, 2000- I. S. Osad’ko, Selective Spectroscopy of Single Molecules, Springer, Berlin (2003).
- D. E. McCumber, M. D. Sturge, Linevvidth and temperature shift of the R lines in ruby // J. Appl. Phys., vol. 34, pp. 1682−1684 (1963)
- M. А. Кривоглаз, // ФТТ, т. 6, с. 1707 (1964).
- D. Hsu, J.L. Skinner, Nonperturbative theory of temperature-dependent optical dephasing in crystals .1. acoustic or optical phonons // J. Chem. Phys., v. 81, iss. 12, p. 5471−5479 (1984).
- V. Hizhnyakov, S. Holmar, I. Tehver, Theory of optical spectra of impurity centres in crystals: general consideration of quadratic vibronic coupling // J. Lumin., v. 127, iss. 1, p. 7−12 (2007).
- D. Hsu, J.L. Skinner, Nonperturbative theory of temperature-dependent optical dephasing in crystals .2. pseudolocal phonons // J. Chem. Phys., v. 83, iss.5, pp. 2097−2106 (1985).
- G. J. Small, Comment on frequency shift and transverse relaxation of optical transitions in organic solids// Chem. Phys. Lett., v. 57, iss. 4, pp. 501−504 (1978).
- G. Schulte, W. Graund, D. Haarer, R. Silbey, Photochemical hole burning of phthalocya-nine in polymer glasses thermal cycling and spectral diffusion // J. Chem. Phys., v. 88, iss. 2, pp. 679−686 (1988).
- T.L. Reinecke, Fluorescence linewidths in glasses // Sol. State. Comm., v. 32, iss. 11, pp. 1103−1106(1979).
- S.K. Lyo, R. Orbach, Homogeneous fluorescence linewidths for amorphous hosts // Phys. Rev. B, v. 22, iss. 9, pp. 4223−4225 (1980).
- J. R. Klauder, P. W. Anderson, Spectral Diffusion Decay in Spin Resonance Experiments // Phys. Rev., v. iss. 3,125, pp. 912−932 (1962).
- S. Hunklinger, M. Schmidt, An explanation of the anomalous temperature-dependence of optical linewidths in glasses // Z. Phys B, v. 54, iss. 2, pp. 93−97 (1984).
- E.A. Donley, H. Bach, U.P. Wild, T.V. Plakhotnik, Coupling strength distributions for dynamic interactions experienced by probe molecules in a polymer host // J. Phys. Chem. A, v. 103, iss. 14, pp. 2282−2289 (1999).
- P. Hu, S.R. Hartmann, Theory of spectral diffusion decay using an uncorrelated-sudden-jump model // Phys. Rev. B, v. 9, iss. 1, pp. 1−13 (1974).
- Р. Hu, L.R. Walker, Spectral-diffusion decay in echo experiments // Phys. Rev. B, v. 18, iss. 3, pp. 1300−1305 (1978).
- E. Barkai, R. Silbey, G. Zumofen, Levy distribution of single molecule line shape cumulants in glasses // Phys. Rev. Lett., v. 84, pp. 5339−5342 (2000).
- L.R. Narasimhan, D.W. Pack, M.D. Fayer, Solute solvent dynamics and interactions in glassy media photon-echo and optical hole burning studies of cresyl violet in ethanol glass // Chem. Phys. Lett., v. 152, iss. 4−5, pp. 287−293 (1988).
- R.J. Silbey, J.M.A. Koedijk, S. Volker, Time and temperature dependence of optical linewidths in glasses at low temperature: Spectral diffusion// J. Chem. Phys., v. 105, iss. 3, p. 901−909 (1996).
- D.W. Pack, L.R. Narasimhan, M.D. Fayer, Solvation shell effects and spectral diffusion -photon-echo and optical hole burning experiments on ionic dyes in ethanol glass // J. Chem. Phys., v. 92, iss. 7, pp. 4125−4138 (1990).
- Y. Durand, A. Bloe?, J. Kohler, E.J. Groenen, J. Schmidt, Spectral diffusion of individual pentacene, terrylene, and dibenzanthanthrene molecules in n-tetradecane // J. Chem. Phys., v. 114, iss. 15, pp. 6843−6850 (2001).
- J. Perrin, // Annales De Physique, v. 10, p. 133 (in Nye M.J. «Molecular Reality» 1972, Elsevier, NY.) (1918).
- В.И. Бальткин, B.C. Летохов, В. И. Мишин, B.A. Семчишен, Лазерное флуоресцентное детектирование единичных атомов // Письма в ЖЭТФ, т. 26, с. 492 (1977).
- Т. Hirschfeld, Optical microscopic observation of single small molecules// Appl. Opt., v. 15, iss. 12, pp. 2965−2966 (1976).
- Ph. Tamarat, A. Maali, B. Lounis, M. Orrit, Ten Years of Single-Molecule Spectroscopy // J. Phys. Chem. A, v. 104, art. no. 1, pp. 1−16 (2000).
- W.E. Moerner, T.P. Carter, Statistical fine structure of inhomogeneously broadened absorption lines// Phys. Rev. Lett., v. 59, iss. 23, pp. 2705−2708 (1987).
- S.W. Hell, Far-field optical nanoscopy // Science, v. 316, pp. 1153−1158 (2007).
- S. Weiss, Fluorescence spectroscopy of single biomolecules // Science, v. 283, pp. 16 761 683 (1999).
- R.A. Keller, W.P. Ambrose, A.A. Arias, H. Gai, S.R. Emory, P.M. Goodwin, J.H. Jett, Analytical applications of single-molecule detection // Anal. Chem., v. 74, pp. 316a-324a (2002).
- Yoshiharu Ishii, Toshio Yanagida, Single Molecule Detection in Life Science // Single Mol., v. l, pp. 5−16 (2000)
- И.С. Осадько, Флуктуирующая флуоресценция одиночных молекул и полупроводниковых нанокристаллов // УФЫ, т. 176, № 1, сс. 23−56 (2006).
- R. Loudon, The Quantum Theory of Light // Oxford University Press: Oxford, London, Chapters 5, 9 (1973).
- M. Orrit, J. Bernard, R.I. Personov, High-resolution spectroscopy of organic molecules in solids: From fluorescence line narrowing and hole burning to single-molecule spectroscopy // J. Phys. Chem., v. 97, iss. 40, pp. 10 256−1026 (1993).
- A.B. Myers, P. Tchenio, M.Z. Zgierski, W.E. Moerner, Vibronic spectroscopy of individual molecules in solids // J. Phys. Chem., v. 98, iss. 41, pp.10 378−10 389 (1994).
- Y. Jung, E. Barkai, R.J. Silbey, Current status of single-molecule spectroscopy: theoretical aspects // J. Chem. Phys., v. 117, iss. 24, pp. 10 980−10 995 (2002).
- V. Lubchenko, R.J. Silbey, Spectral diffusion and drift: single chromophore and en masse //J. Chem. Phys., v. 126, iss. 6, art. no. 64 701, pp. 1−15 (2007).
- E. Barkai, Y.J. Jung, R. Silbey, Time-dependent fluctuations in single molecule spectroscopy: A generalized Wiener-Khintchine approach // Phys. Rev. Lett., v. 87, iss. 20, p. 207 403 (2001).
- J. Dalibard, Y. Castin, K. Mulmer, Wave-function approach to dissipative processes in quantum optics// Phys. Rev. Lett., v. 68, iss. 5, pp. 580−583 (1992).
- T. Plakhotnik, Spectral lines of single molecules in a fluctuating environment // J. Lumin., v. 83−4, pp. 221 -228(1999). '
- L. Fleury, A. Zumbusch, M. Orrit, R. Brown, J. Bernard, Spectral diffusion and individual 2-level systems probed by fluorescence of single terrylene molecules in a polyethylene matrix// J. Lumin., v. 56, iss. 1−6, pp. 15−28 (1993).
- W.P. Ambrose, W.E. Moerner, Fluorescence spectroscopy and spectral diffusion of single impurity molecules in a crystal//Nature (London), v. 349, iss. 6306, pp. 225−227 (1991).
- W.P. Ambrose, Th. Basche', W.E. Moerner, Detection and spectroscopy of single penta-cene molecules in a para-terphenyl crystal by means of fluorescence excitation// J. Chem. Phys., v. 95, iss. 10, pp. 7150 7163 (1991).
- Ю.Г. Вайнер, H.B. Груздев, Динамика органических аморфных систем при низких температурах: исследования резоруфина в d- и d6-этaнoлe при 1.7−35 К методом некогерентного фотонного эха // Оптика и спектроскопия, т. 76, № 2, с. 252 (1994).
- К. Fritsch, J. Friedrich, В.М. Kharlamov, Nonequilibrium phenomena in spectral diffusion physics of organic glasses // J. Chem. Phys., v. 105, iss. 5, pp. 1798 1806 (1996).
- V. Palm, M. Pars, J. Kikas, M. Nilsson, S. Kroll, Single-molecule linewidths of terrylene in incommensurate biphenyl: Thermocycling and time-resolved experiments // J. Lumin., v. 127, iss. 1, pp. 218 223 (2007).
- L. Fleury, A. Gruber, A. Drabenstedt, J. Wrachtrup, C. Von Borczyskowski, Low-temperature confocal microscopy on individual molecules near a surface // J. Phys. Chem. B, v. 101, iss. 40, pp. 7933 7938 (1997).
- K. A. Levenberg, Method for solution of Certain Non-linear Problems in Least Squares// Quart. Appl. Math, v. 2, pp. 164−168 (1944).
- D. Marquardt, An algorithm for least-squares estimation of non-linear parameters // SIAM Journal on Applied Mathematics, v. 11, pp. 431−441 (1963).
- A. M. van Oijen, J. Kohler, J. Schmidt, M. Muller, G. Brakenhoff, 3-Dimensional superresolution by spectrally selective imaging// Chem. Phys. Lett., v. 292, iss. 1−2, pp. 183 -187 (1998).
- A. M. van Oijen, J. Kohler, J. Schmidt, M. Muller, G. Brakenhoff, Far-field Microscopy beyond the Diffraction limit // J. Opt. Soc. Am. A, v. 16, pp. 909−915 (1999).
- M. Bauer, L. Kador, Relation between pressure shift and electric-field shift of single-molecule lines in a polymer glass // J. Chem. Phys., v. 120, iss. 21, pp. 10 278−10 284 (2004).
- A.M. Boiron, Ph. Tamarat, В. Lounis, R. Brown, M. Orrit, Are the spectral trails of single molecules consistent with the standard two-level system model of glasses at low temperatures? // Chem. Phys., v. 247, iss. 1, pp. 119−132 (1999).
- A.JI. Бурин, JI.А. Максимов, И. Я. Полищук, Релаксации в стеклах при низких температурах // Письма в ЖЭТФ, т. 80, № 7, сс. 583−592 (2004).
- А.С. Зубарева, Моделирование кинетики люминесценции одиночных примесных молекул в аморфных матрицах // Дипломный проект МИФИ, Москва, 2007.
- R. Kettner, J. Tittel, Т. Basche, С. Brauchle, Optical spectroscopy and spectral diffusion of single dye molecules in amorphous spin-coated polymer-films // J. Phys. Chem., v. 98, iss. 27, pp. 6671−6674(1994).
- J. Tittel, R. Kettner, T. Basche, C. Brauchle, H. Quante, K. Mullen, Spectral diffusion in an amorphous polymer probed by single-molecule spectroscopy // J. Lumin., v. 64, iss. 1−6,pp. 1−11 (1995).
- B. Kozankiewicz, J. Bernard, M. Orrit, Single-molecule lines and spectral hole-burning of terrylene in different matrices // J. Chem. Phys., v. 101, iss. 11, p. 9377 9383 (1994).
- M. Croci, V. Palm, U.P. Wild, Single molecule spectroscopy: terrylene in the polymorphic matrix benzophenone // Mol. Crysf. Liq. Cryst., v. 283, pp. 137−142 (1996).
- S. Kariyo, C. Gainaru, H. Schick, A. Brodin, V.N. Novikov, E.A. Roessler, From a simple liquid to a polymer melt: NMR relaxometry study of polybutadiene // Phys. Rev. Lett., v. 97, p. 207 803 (2006).
- B. Frick, G. Dosseh, A. Cailliaux, C. Alba-Simionesco, Pressure dependence of the segmental relaxation of butadiene and polyisobutylene and influence of molecular weight // Chem. Phys., v. 292, pp. 311−323 (2003).
- J. Rauch, W. Koehler, On the molar mass dependence of the thermal diffusion coefficient of polymer solutions // Macromolecules, v. 38, pp. 3571−3573 (2005).
- D. Stadelmaier, W. Koehler, From small molecules to high polymers: Investigation of the crossover of thermal diffusion in dilute polystyrene solutions // Macromolecules, v. 41, pp. 6205−6209 (2008).
- P.E. Rouse, A Theory of the Linear Viscoelastic Properties of Dilute Solutions of Coiling Polymers // J. Chem. Phys., v. 21, iss. 7, pp. 1271−1280 (1953).
- E. A. Donley, T. Plakhotnik, Luminescence lifetimes of single molecules in disordered media // J. Chem. Phys., v. 114, iss. 22, pp. 9993−9997 (2001).
- Г. Корн, Т. Корн, Справочник по математике. М.: Наука, 1970, 720 с.
- D.L. Huber, Analysis of a stochastic model for the optical and photon-echo decays of impurities in glasses // J. Lumin., v. 36, iss. 4−5, pp. 307−314 (1987).
- R.S. Meltzer, W.M. Yen, H. Zheng, S.P. Feofilov, M.J. Dejneka, B. Tissue, H.B. Yuan, Interaction of rare earth ions doped in nanocrystals embedded in amorphous matrices with two-level systems of the matrix // J. Lumin., v. 94−95, pp. 221−224 (2001).
- D.L. Huber, Reassessment of the Raman mechanism for homogeneous linewidths in glasses // J. Non-Cryst. Solids, v. 51, iss. 2, pp. 241−244 (1982).
- S. Mais, T. Basche, G. Muller, K. Mullen, C. Brauchle, Probing the spectral dynamics of single terrylenediimide molecules in low-temperature solids // Chem. Phys., v. 247, iss. 1, pp. 41−52 (1999).
- W.E. Moerner, T. Plakhotnik, T. Irngartinger, M. Croci, V. Palm, U.P. Wild, Optical probing of single molecules of terrylene in a shpolskii matrix a 2-state single-molecule switch // J. Phys. Chem., v. 98, iss. 30, pp. 7382−7389 (1994).
- Вятский государственный гуманитарный (педагогический) университет, г. Киров.
- Московский педагогический государственный университет, г. Москва.