Febriani, Yuyun (2013) Two-Photon Absorption and Optical Power-Limiting Properties of Three- and Six-Branched Chromophores Derived from 1,3,5-Triazine and Fluorene Units. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Two-photon absorption (2PA) adalah suatu proses penyerapan sepasang foton pada atom atau molekul. Proses tersebut berlangsung apabila jumlah energi atom atau molekul setara dengan energi untuk terjadinya transisi yang mengakibatkan atom atau molekul tereksitasi dari tingkat energi rendah ke tingkat energi lebih tinggi dan teremisi dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi lebih rendah. Proses 2PA dapat dibuktikan oleh adanya perubahan sifat optik senyawa yang sebanding dengan pangkat dua terhadap intensitas panjang gelombang cahaya yang diberikan. Molekul senyawa organik yang memiliki sifat 2PA sangat menarik untuk diteliti, karena kemudahan untuk didisain dan keluasan aplikasinya di bidang fotonik dan biofotonik seperti optical power limiting , fluorescence imaging , mikroskop, terapi fotodinamik, 3D-microfabrication , penyimpanan data, dan two-photon up-conversing lasing . Sintesis senyawa baru yang berpotensi 2PA sangat diperlukan dan menjadi fokus dalam penelitian ini. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari hubungan antara struktur senyawa multi-cabang triazin, sifat 2PA, dan sifat optical power-limiting nya. Tiga senyawa multi-cabang triazin yaitu senyawa 1: tiga-cabang (3DFL-1,3,5-Triazin) dan senyawa 2 dan 3: enam-cabang (6DFL-N-1,3,5-Triazin dan 6DFL-v-1,3,5-Triazin) telah didisain dan disintesis. Selanjutnya sifat-sifat fotofisikal meliputi absorbansi dan emisi ditentukan dengan teknik satu foton fluorescence menggunakan UV-Vis spektrofotometer (shimadzu 3150 PC) dan fluorosence spektrofotometer (Jobin-Yvon Fluoromax-4) , nilai quantum yield menggunakan Jobin-Yvon Fluoromax-4 dilengkapi dengan labsphere , nilai life time menggunakan Jobin-Yvon Fluoromax-4 dan Nano-LED, dan serapan 2PA cross-section menggunakan laser femtosecond dengan teknik two-photon excited fluorescence (2PEF). Selanjutnya, sifat optical power limiting senyawa-senyawa ini diteliti dengan laser nanosecond pada panjang gelombang 690 nm. Hasil pengamatan fotofisikal menunjukkan bahwa senyawa 1 sampai 3 mempunyai perbedaan λ (nm) atau stokes shift yang besar pada spektra emisi mereka, begitu juga dengan nilai quantum yield dan life time. Hal ini disebabkan karena besarnya aliran muatan secara intramolekular atau yang dikenal dengan intramolecular charge transfer (ICT) dalam struktur senyawa-senyawa tersebut. Selanjutnya nilai 2PA cross-section untuk senyawa 1, 2 , dan 3 yang diukur pada panjang gelombang 690 nm diperoleh sebesar 220.46, 3134.16, dan 1873.74 GM secara berturut-turut. Berdasarkan sifat fotofisikal tersebut diperoleh informasi bahwa peningkatan jumlah cabang senyawa seperti tiga cabang senyawa triazin (senyawa 1) menjadi enam cabang senyawa triazin (senyawa 2 dan 3) dapat menjelaskan pendekatan yang efektif pada molekul yang memiliki sifat 2PA yang kuat. Penggunaan pasangan elektron bebas dalam senyawa tersebut sebagai jembatan penghubung pada struktur pemberi elektron-penerima elektron menjadi langkah yang efektif untuk terjadinya transfer muatan, dan memberikan hasil yang baik seperti penggunaan pasangan elektron π pada sistem vinilik. Selain itu berdasarkan sifat optical power- limiting yang diperoleh mengindikasikan bahwa senyawa tersebut cenderung bersifat optik yang baik.
English Abstract
Two-photon absorption (2PA) is the process when an atom or a molecule absorbs a pair of photons, the sum of whose energy equals the transition energy to excite from lower energy level to higher energy level and then emits from higher energy level to lower energy level. When the optical behavior of materials changes quadratically with the intensity of incident light beam, 2PA process can arise. Organic molecules with large 2PA properties have attracted increasing attention due to the flexibilities in molecular design and their potential applications in photonics and biophotonics such as optical power limiting, fluorescence imaging, two photon microscopy, photodynamic therapy, 3D-microfabrication, optical data storage, and two-photon up-conversion lasing. So, in order to realize large potential applications of 2PA-materials, novel compound with strong 2PA properties are crucially desired and focused in this research. The aim of this research are studying structure-property relationships, exploring 2PA properties, and optical power limiting properties as one of the applications derived from multi-branched triazine. Three new multi-branched triazine series, compound 1 : three-branched (3DFL-1,3,5-Triazine) and compound 2 and 3 : six-branched (6DFL-N-1,3,5-Triazine and 6DFL-v-1,3,5-Triazine) have been designed and synthesized. Their photophysical properties consist of absorbance and emission were studied by one photon fluorescence using UV-Vis spectrophotometer (shimadzu 3150 PC) and fluorosence spectrophotometer (Jobin-Yvon Fluoromax-4), fluorescence quantum yield value using Jobin-Yvon Fluoromax-4 equipped Nano-LED, life time value using Jobin-Yvon Fluoromax-4 with labsphere and 2PA cross- section using femtosecond laser and measured by two-photon-excited fluorescence (2PEF) technique. At the same time, the power control properties for these compounds have been investigated by using a nanosecond tunable laser probed at 690 nm. Photophysical properties were experimentally shown that compound 1 to compound 3 possess larger stokes shifts on their fluorescence emission, also for quantum yield and life time value mainly due to intramolecular charge-transfer (ICT). 2PA cross-section was determined to be 220.46, 3134.16, and 1873.74 GM for compound 1, 2, and 3, respectively on 690 nm. These results indicate that increasing the branch number incorporated to original Donor-π bridge-Acceptor structure frame work could be an effective approach to get the strong molecular 2PA and using lone pair electron as bridge of the structure is might be an efficient way to transfer charge as well as a π-bridge in vinylic system. Power control properties measurement was indicated that these compounds have good optical limiting behavior.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/539.721 7/FEB/t/041309010 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 539 Modern physics > 539.7 Atomic and nuclear physics |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Matematika, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 24 Feb 2014 14:59 |
| Last Modified: | 24 Feb 2014 14:59 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/157517 |
Actions (login required)
 |
View Item |