Study of the UV two-photon ionization of aromatic solutes in liquid methylcyclohexane by the subnanosecond photostimulated ion pair dissociation technique

¹ Institute of Chemical Physics in Chernogolovka, Chernogolovka, 142432 Moscow region, Russia.
² Institute for Energy Problems of Chemical Physics, Chernogolovka, 142432 Moscow region, Russia.

Abstract

The photoionization of anthracene and tetramethyl-p-phenylenediamine in liquid methylcyclohexane is studied by the measurements of the de photoconductivity of — 1880 — solutions together with a new laser kinetic technique. It is based on the measurements of the photocurrent enhancement caused by the additional photoexcitation of geminate electrons. The electrons were produced by two photon ionization of the solutes using the picosecond UV laser pulse at 360 or 270 nm and then they were excited by the IR pulse at 1080 nm. For the Gaussian, exp(-r²/G²), and exponential, r^-2exp(-r/B), forms of the initial distribution of separation distances between electrons and their parent cations the G and B parameters were found from the experimental dependence of the ER enhanced photocurrent on the interpulse delay in the subnanosecond domain. It is concluded that the distances obtained by the kinetic measurements can be consistent with activation energies of a free carrier quantum yield when it is considered that the autoionization of highly excited states of the aromatic solutes, initially produced by the UV laser excitation, is more prompt than their relaxation.

Résumé

Nous avons étudié la photo-ionisation de l’anthracène et du tétraméthyl-p- phényldiamine en methylcyclohexane à l’aide des mésures de la photoconductibilitè des solutions en utilisant une nouvelle technique cinétique laser. Settee technique est basé sur des mésures du rehaussement du courant photoélectrique casé par une photoexcitation additionelle des électrons qéminés. Les électrons ont été produits par la photo-ionisation des solutés à l’aide des impulsions laser UV de 360 et 270 nm et ils ont été excités par une impulsion infrarouge de 1080 nm. Pour une distribution initiale des distances de séparation de forme gaussienne, exp(-r²/G²), ou exponentielle, r^-2exp(-r/B), les paramètres B et G sont déterminés en comparant, en fonction du délai temporel entre les deux impulsions, l’augmentation expérimentale du photocourant induite par l’excitation infrarouge avec celle calculée par la méthode cinétique. On conclut que les distances obtenues par des mésures cinétiques peuvent être compatibles avec des énergies d’activation provenant des porteurs libres quantiques, si on prend en considération que l’autoionisation des états supérieurs excité des solutés aromatiques, produites initialement par une excitation laser UV, est plus rapide que leur relaxation.