Измерение времени жизни локальной структуры в стеклах

Структура переохлажденной жидкости и стекла в нанометровом диапазоне пространственно неоднородна. Молекулярная подвижность в одних областях на порядки величины выше, чем других. Динамические свойства среды флуктуируют во времени, в результате чего быстрые области становятся медленными и наоборот. Вопрос о флуктуациях динамических свойств молекул при низких температурах, когда жидкость становится твёрдой, не изучен. Сложность задачи исследования состоит в том, что изучаемые времена становятся чрезвычайно длинными и методы, применявшиеся в случае переохлажденной жидкости (в основном ЯМР) не могут быть использованы. Неоднородность стекла приводит к распределению квантового выхода фотоизомеризации молекул азокрасителя. Фотрореакция цис - транс нарушает равновесное распределение цис-молекул по областям с различной структурой, поскольку частицы в «быстрых» областях раньше совершают трансформацию. Перестройка локальной структуры восстанавливает равновесное распределение. Увеличивая время жизни цис-молекул либо за счёт периодического прерывания облучения образца, либо за счёт уменьшения интенсивности света, можно увеличивать степень восстановления равновесного распределения. Зависимость кинетики фотоизомеризации от продолжительности эксперимента позволяет рассчитать время жизни структуры окружения зондовой молекулы. Разработаны методы измерения времени жизни локальной структуры стеклообразных веществ, основанные на измерениях скорости фотоизомеризации молекулярного зонда, введенного в стеклообразную матрицу. Обнаружен процесс изменения локальной структуры стекла при температурах значительно ниже температуры стеклования. Измерены времена жизни локальной структуры стеклообразных н-бутанола и ортотерфенила при различных температурах. Показано, что эти времена соответствуют временам α-релаксации веществ.