Long-lived excited states of aromatic compounds and the problem of stimulated emission

Polytechnic Institute of Brooklyn, Brooklyn, N.Y., U.S.A..

Abstract

Many aromatic substances dissolved in polymeric matrices exhibit a phosphorescence at room temperature. In the case of fused-ring aromatic hydrocarbons the phosphorescence spectrum is dependent on the nature of the matrix. For many of these compounds excitation with near ultraviolet light of moderate intensity is accompanied by a coloration associated with the triplet-triplet spectrum of the compound. This absorption spectrum strongly over laps with the phosphorescence spectrum. Irradiation of the samples with intense radiation of 365 mμ results in the formation of a yellow species which disappear on heating and is accompanied by emission of light. The species is a photoionized product produced by a two-step quantum process and has a characteristic electron spin signal.

Fluorescein which is chemically incorporated into polymethyl methacrylate via chain transfer exhibits stimulated emission. Doubling the length of the sample results in a hundred-fold increase in emission intensity. The emission is not exponentially decreasing in time except when the excitation is below threshhold.

Résumé

De nombreuses substances aromatiques dissoutes dans des matrices polymériques présentent une phosphorescence à la température ordinaire. Dans le cas des hydrocarbures aromatiques à noyaux condensés, le spectre de phosphorescence dépend de la nature de la matrice. Pour beaucoup de ces composés, l’excitation par de la lumière du proche ultraviolet d’intensité modérée s’accompagne d’une coloration associée au spectre triplet-triplet du composé. Ce spectre d’absorption empiète fortement sur le spectre de phosphorescence. L’irradiation des échantillons avec une radiation intense de 365 mμ a pour effet de former une espèce jaune qui disparaît au chauffage et est accompagnée d’une émission de lumière. Cet espèce est un produit photoionisé obtenu par un processus quantique en deux temps et a un signal de spin électronique caractéristique.

La fluorescéine qui est incorporée chimiquement dans le polyméthacrylate de méthyle par transfert de chaîne présente une émission stimulée. En doublant la longueur de l’échantillon, on augmente de cent fois l’intensité de l’émission. L’émission ne décroît pas exponentiellement avec le temps sauf quand l’excitation a lieu au-dessous du seuil.