N° 99. — Transfert d’énergie dans les liquides aromatiques

V. — Influence de la formation d’excimères^*

Centre de Recherches Nucléaires. Laboratoire de Physique des Rayonnements et d’Electronique Nucléaire, Strasbourg-Cronenbourg, France.

Résumé

L’étude expérimentale de la cinétique des états excités singulets les plus bas dans le benzène et ses dérivés méthylés montre que la formation et la dissociation des exelmères sont très rapides comparées aux autres processus mono et bimoléculaires. Ceux-ci perturbent donc très peu l’équilibre Μ* + Μ [math] D* entre monomère (M*) et dimère (D*) excités. Dans ces conditions, l’évolution au cours du temps et le déplacement de l'énergie d’excitation dans le liquide peuvent êLre analysés en ne considérant qu’une espèce excitée unique qui a une durée de vie 0 et un coefficient de diffusion D propres. Les quantités 0 et D s’expriment en fonction de la constante de l’équilibre Μ* +Μ [math] D* ainsi que des durées de vie et des coefficients de diffusion caractéristiques des espèces M* et D*.

On montre que la migration de l’énergie électronique dans le solvant est gênée par la formation des excimères qui forment des pièges transitoires de l'excitation. Les conclusions de l’analyse théorique sont vérifiées et précisées en étudiant expérimentalement l’extinction, par le tétrachlorure de carbone, de la fluorescence du benzène, toluène, p-xylène et mésitylène, purs ou dilués par un solvant inerte. Les valeurs des coefficients de diffusion D, déduites des résultats expérimentaux, sont en accord avec d’autres données déjà publiées.

Abstract

Excimer formation and dissociation in liquid benzene and alkylbenzenes are very rapid as compared to the other mono and bimolecular processes controlling the kinetics of the excited monomer (M*) and dimer (D*) species. It is shown that, under these conditions, time behavior and transport properties of the singlet excitation energy may be analysed by considering a unique excited entity having a decay time 0 and a diffusion coefficient D which are expressed in terms of the excited monomcr-excimer equilibrium constant and of the decay limes and diffusion coefficients characterizing the M* and D* species.

It is shown that the singlet excitation migration process is restricted by the formation of excimers, which act as transient energy traps. The theoretical conclusions are verified by an experimental study on quenching, by carbontetrachloride, of the fluorescence of pure or diluted benzene and alkylbenzene. The values of the diffusion coefficient D deduced from the experimental results are in agreement with other published data.