Luminescent Evidence for the Hole-Trapping Mechanism Supersensitization of J-Aggregates

Abstract

A study of the low-temperature luminescent behavior of both efficient and inefficient spectral sensitizers adsorbed to silver halide shows that excitation in the J-aggregate band of these dyes gives rise to an emission which mayor may not be characteristic of the J-aggregate depending on the presence of species more easily oxidized than the J-aggregate. Either the presence of easily oxidized monomeric dye or auxiliary supersensitizer molecules was observed both to quench the intrinsic J-aggregate luminescence and to give rise to a new spectrally sensitized luminescent emission characteristic of the non-J-aggregate species. These effects are interpreted as further experimental evidence for the hole-trapping mechanism of supersensitization and the direct consequence of the photooxidation of supersensitizer molecules in the spectral sensitizing act.

Abrégé

Une étude de la luminescence à basse température des sensibilisateurs spectraux efficaces et inefficaces adsorbés sur halogénure d’argent montre que l’excitation dans la bande J de ces colorants provoque une émission qui est (ou non) caractéristique de l’agrégat J, selon qu’il y a ou non des espèces plus aisément oxydables que lui

Il a été observé que la présence de colorants monomères facilement oxydables ainsi que celle de molécules sursensibilisatrices auxiliaires éteignent la luminescence intrinsèque de l’agrégat J et donnent naissance à une nouvelle émission luminescente sensibilisée spectralement et caractéristique des espèces autres que les agrégats J.

Ces effets sont considérés comme une preuve expérimentale supplémentaire en faveur du mécanisme de la sursensibilisation par piégeage des trous positifs et comme étant la conséquence directe de la photo-oxydation des molécules sursensibilisatrices dans le processus de la sensibilisation spectrale.

Zusammenfassung

Für eine Reihe von spektralen Sensibilisatoren, wirksamen wie unwirksamen, wurde das Tieftemperatur- Lumineszenz-Verhalten bei Adsorption an Silberhalogenid untersucht.

Die Einstrahlung in die J-Aggregatbande dieser Farbstoffe führt zu einer Emission, die dann für das J-Aggregat charakteristisch ist, wenn keine leichter oxydierbaren Moleküle vorhanden sind.

Das Vorhandensein von leicht oxydierbarem monomerem Farbstoff oder von zusätzlichen Supersensibilisatormolekülen bewirkt die Unterdrückung der charakteristischen J-Aggregat-Lumineszenz und die Entstehung einer neuen spektral sensibilisierten Lumineszenzemission, die nur charakteristisch ist für das entsprechende andere Molekül.

Diese Beobachtung wird gedeutet als weiterer experimenteller Beweis für einen durch Supersensibilisierung bewirkten verstärkten Defektelektroneneinfang als Ergebnis der Photooxydation der Supersensibilisatormoleküle beim Akt der spektralen Sensibilisierung.

Riassunto

Lo studio del comportamento luminescente, a bassa temperatura, di sensibilizzatori spettrali adsorbiti sull’alogenuro di Ag, siano essi efficienti o inefficienti, mostra che l’eccitazione nella banda degli aggregati J di questi coloranti, provoca una emissione che può o non può essere caratteristica degli aggregati J, dipendendo questo dalla presenza di speci più facilmente ossidabili che non gli aggregati J. Inoltre è stato osservato che la presenza di coloranti monomeri facilmente ossidabili o di molecole ausiliarie di supersensibilizzatori, estingue la luminescenza intrinseca degli aggregati J e provoca una nuova luminescenza caratteristica di speci di aggregati non J.

Questi effetti sono interpretati comme una ulteriore evidenza sperimentale per il meccanismo di intrappolamento delle buche da parte del supersensibilizzatore e come diretta conseguenza della foto-ossidazione delle molecole del supersensibilizzatore nel momento della sensibilizzazione spettrale.