Ionization Energy of Singly Adsorbed Dye Molecules^*

* This research was supported in part by the U.S. Public Health Service under a research career programme award no. K3-GM-21946 from the Institute of General Medical Sciences.

Abstract

The ionization energy of cationic cyanine dyes adsorbed on glasses is only slightly dependent on the density of the adsorbate on the substrate. At very low densities, the range of ionization energies of adsorbed molecules narrows markedly. A model for a cyanine cation adsorbed on glass is suggested which has elements in common with that of Nelson and Selsby for a cation adsorbed on an ionic crystal in that it achieves the excess of negative charge in the vicinity of the ion required to give ionization energies in the range observed. Analysis shows that there ? profoundly statistical elements intrinsic to the ionization of adsorbed dyes which make it unrealistic to attempt to specify the energy exactly.

Résumé

L’énergie d’ionisation des colorants cationiques du type cyanine adsorbées sur des verres dépend très faiblement de la concentration superficielle du composé adsorbé sur le substrat. Aux faibles concentrations, le domaine des énergies d’ionisation des molécules adsorbées est considérablement plus étroit. Un modèle est suggéré pour une cyanine adsorbée sur du verre; il reprend certains éléments du modèle proposé par Nelson et Selsby relatif à un cation adsorbé sur un cristal ionique: la cyanine compense, au voisinage d’un ion du substrat, son excès de charge négative qui conditionne les énergies d’ionisation observées. L’analyse montre qu’il y a des éléments aléatoires relatifs à l’ionisation des colorants adsorbés; les essais qui tendraient à déterminer exactement l’énergie d’ionisation seraient donc peu réalistes.

Zusammenfassung

Die Ionisierungsenergie von kationischen Cyaninfarbstoffen, die an Glasoberflächen adsorbiert sind, ändert sich nur wenig mit der Konzentration des Adsorbates auf dem Substrat. Bei sehr geringen Konzentrationen verengt sich der Bereich der Ionisierungsenergien der adsorbierten Moleküle merklich. Es wird ein Modell für das an einer Glasoberfläche adsorbierte Cyanin-Kation vorgeschlagen, welches insofern Elemente mit dem von Nelson und Selsby für ein an einem Ionen-Kristall adsorbiertes Kation gemeinsam hat, als es in der Nachbarschaft des Ions den überschußan negativer Ladung annimmt, der erforderlich ist, um Ionisierungsenergien im beobachteten Bereich zu erhalten. Die Analyse zeigt, dass bei der Ionisation eines adsorbierten Farbstoffmoleküls statistische Elemente eine Rolle spielen, was den Versuch einer exakten Spezifizierung der Energie unrealistisch erscheinen läßt.

Riassunto

L’energia di ionizzazione di coloranti cianinici cationici adsorbiti su vetro, è solo minimamente dipendente dalla densità del-l’adsorbato sul substrato. A densità molto basse, il campo delle energie di ionizzazione delle molecule adsorbite si restringe marcatamente. Si suggerisce un modello di un colorante cianinico cationico adsorbito su vetro, che ha elementi in comune con quello di Nelson e Selsby per un catione adsorbito su un cristallo ionico nel quale esso acquisisce l’eccesso di carica negativa in vicinanza dello ione richiesto per eccitare energie di ionizzazione nel campo osservato. L’analisi mostra che ci sono molti elementi statistici intrinsechi con la ionizzazione del colorante adsorbito, che fanno diventare non realistico il tentativo di specificare esattamente le energie.

Notes

* This research was supported in part by the U.S. Public Health Service under a research career programme award no. K3-GM-21946 from the Institute of General Medical Sciences.