Відділ заснований академіком НАН України А. І. Кіпріановим у 1945 р. і був очолюваний ним до 1972 р. З 1972 по 1976 рр. відділом керував к.х.н., ст.н.с. В. М. Зубаровський, з 1976 по 2005 рр. — д.х.н., проф. О. І. Толмачов, з 2005 по 2024 рр. — академік НАН України О. О. Іщенко. Нині виконуючим обов’язки завідувача відділу, у якому працює 11 наукових співробітників (2 доктори наук, 5 кандидатів наук) і 4 інженерів, є к.х.н., ст.н.с. М. П. Шандура.
Основні наукові та практичні досягнення відділу
Відділ є світовим лідером в області синтезу, дослідження та розробки багатофункціональних світлочутливих матеріалів на основі органічних барвників, перш за все, ІЧ спектрального діапазону [1−11]. Основним об’єктом дослідження є поліметинові барвники [1−6]. Розроблені методи синтезу функціональних барвників різної структури та йонності, а саме: йонних — катіонних [1,4], аніонних [1,4,6,12,13] і катіон-аніонних [14,15] поліметинів; внутрішньойонних — мероціанінів [1,4,16,17], кетоціанінів [18,19], мезойонних [20], скварилієвих [21−24], кроконієвих [21,24,25], дифтороборатних цвіттер-йонних, зокрема, борадипірометенів (BODIPY) [26−30].
Напрямки досліджень
- Дизайн і синтез функціональних органічних барвників
- Взаємозв’язки структура–властивості в органічних хромофорах/флуорофорах
- Вплив середовища на спектральні властивості йонних та донорно-акцепторних барвників
- Сенсибілізуючі та десенсибілізуючі барвники
- Хромофори, що поглинають і випромінюють світло в ближньому ІЧ діапазоні спектра
- Барвники та доповані барвниками полімерні композити для лазерної генерації, модуляції добротності, синхронізації мод, захисту від високопотужного опромінення
- Голографічні реєструвальні середовища
- Органічна фотовольтаїка
- Флуоресцентні барвники для біомедичних застосувань
- Хемосенсори та мітки
Співробітники відділу
- в.о. зав. від., ст.н.с., к.х.н. Шандура Микола Петрович
- пров. н. с., д.х.н., проф. Ковтун Юрій Петрович
- ст.н.с., д.х.н. Кулініч Андрій Володимирович
- ст.н.с., к.х.н. Дехтяр Марина Львівна
- ст.н.с., к.х.н. Курдюков Володимир Вікторович
- ст.н.с., к.х.н. Курдюкова Ірина Володимирівна
- м.н.с., к.х.н. Поліщук Владислав Михайлович
- пров. інж. Варич Євгенія Степанівна
- пров. інж. Дерев’янко Надія Олексіївна
- пров. інж. Смирнова Ганна Леонідівна
- пров. інж. Чепелєва Лариса Василівна
- інж. І кат. Кудінова Маргарита Олександрівна
- інж. І кат. Смірнова Тетяна Василівна
- інж. Микитенко Олена Костянтинівна
- техн. І кат. Дем’яненко Алла Анатоліївна
Найважливіші публікації відділу за 2018 – 2024 роки
Найважливіші публікації відділу за 2018 – 2024 роки
-
Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V.; Bondarev, S. L.; Raichenok, T. F. UV–Vis absorption spectra and electronic structure of merocyanines in the gas phase Spectrochim. Acta A 2018, 190, 332–335
-
Didukh, N. O.; Yakubovskyi, V. P.; Zatsikha, Y. V.; Nemykin, V. N.; Kovtun, Y. P. Meso-nitromethyl-substituted BODIPYs – A new type of water switchable fluorogenic dyes useful for further core modifications Dyes Pigm. 2018, 149, 774–782
-
Davidenko, N. A.; Davidenko, I. I.; Mokrinskaya, E. V.; Chuprina, N. G.; Ishchenko, A. A.; Shemehen, R. V.; Milokhov, D. S.; Khilya, O. V.; Volovenko, Y. M. Photophysical properties of a composite based on polyepoxypropylpyridobenzothiazole with the squarylium dye J. Appl. Spectrosc. 2018, 85 (5), 870–874
-
Polishchuk, V.; Stanko, M.; Kulinich, A.; Shandura, M. D–π–A–π–D dyes with a 1,3,2-dioxaborine cycle in the polymethine chain: Efficient long-wavelength fluorophores Eur. J. Org. Chem. 2018, 2018 (2), 240–246
-
Bricks, J. L.; Slominskii, Y. L.; Panas, I. D.; Demchenko, A. P. Fluorescent J-aggregates of cyanine dyes: Basic research and applications review Methods Appl. Fluoresc. 2018, 6 (1)
-
Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A.; Bondarev, S. L.; Knyukshto, V. N. Low-temperature effect on the electronic structure and spectral-fluorescent properties of highly dipolar merocyanines J. Phys. Chem. A 2018, 122 (50), 9645–9652
-
King, A. J.; Zatsikha, Y. V.; Blessener, T.; Dalbec, F.; Goff, P. C.; Kayser, M.; Blank, D. A.; Kovtun, Y. P.; Nemykin, V. N. Ultrafast electron-transfer in a fully conjugated coumarin-ferrocene donor-acceptor dyads J. Organomet. Chem. 2019, 887, 86–97
-
Ishchenko, A. A.; Mchedlov-Petrossyan, N. O.; Kriklya, N. N.; Kryshtal, A. P.; Ōsawa, E.; Kulinich, A. V. Interaction of polymethine dyes with detonation nanodiamonds ChemPhysChem 2019, 20 (8), 1028–1035
-
Kulinich, A. V.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A.; Gusyak, N. B.; Kobasa, I. M.; Romańczyk, P. P.; Kurek, S. S. Structure and redox properties of polymethine dyes: Electrochemical and DFT/TD-DFT study Dyes Pigm. 2019, 161, 24–33
-
Dekhtyar, M.; Rettig, W.; Rothe, A.; Kurdyukov, V.; Tolmachev, A. Variation of donor and acceptor strength in analogues of Brooker’s Merocyanine and generalization to various classes of charge transfer compounds J. Phys. Chem. A 2019, 123 (13), 2694–2708
-
Humeniuk, H. V.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V. Merocyanines based on 1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidinedione New J. Chem. 2019, 43 (35), 13954–13966
-
Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A. Electronic structure of merocyanine dyes derived from 3H-indole and malononitrile in the ground and excited states: DFT/TD-DFT analysis Comput. Theor. Chem. 2019, 1154, 50–56
-
Davidenko, N. A.; Davidenko, I. I.; Ishchenko, A. A.; Kurdyukova, I. V.; Mokrinskaya, E. V.; Tonkopieva, L. S.; Chuprina, N. G. Photoelectric properties of composite films based on poly(N-epoxypropyl carbazole) and merocyanine dyes J. Appl. Spectrosc. 2019, 86 (4), 578–583
-
Dimitriev, O. P.; Piryatinski, Y. P.; Slominskii, Y. L. Abnormal emission in the heterogeneous J-aggregate system J. Phys. Chem. C 2019, 123 (47), 28611–28619
-
Kurdyukov, V. V.; Vlasenko, Y. G. Isomeric Bisdicyanomethylene-substituted 1,3- and 1,2-pyrilo-4-squaraines: Synthesis, molecular, and crystal structure Russ. J. Gen. Chem. 2019, 89 (2), 212–218
-
Kulinich, A. V.; Kurdyukov, V. V.; Ishchenko, A. A. Effect of bulky substituents in the donor and acceptor terminal groups on solvatochromism of Brooker’s merocyanine New J. Chem. 2019, 43 (19), 7379–7385
-
Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A. Structures and fluorescence spectra of merocyanine dyes in polymer films J. Appl. Spectrosc. 2019, 86 (1), 35–42
-
Kurdyukov, V. V.; Kurdyukova, I. V. Unsymmetrical 2,6-di-tert-butyl-substituted pyrylo-4-squaraines Russ. J. Org. Chem. 2019, 55 (1), 93–100
-
Dimitriev, O.; Fedoryak, A.; Slominskii, Y.; Smirnova, A.; Yoshida, T. Phonon-assisted anti-stokes luminescence of tricarbocyanine near-infrared dye Chem. Phys. Lett. 2020, 738
-
Afanasyev, D. A.; Ibrayev, N. K.; Omarova, G. S.; Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A. Spectral-luminescence and lasing properties of merocyanine dye solutions in the presence of silver nanoparticles Opt. Spectrosc. 2020, 128 (1), 61–65
-
Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V. Deeply coloured and highly fluorescent dipolar merocyanines based on tricyanofuran Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22 (5), 2748–2762
-
Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A.; Bondarev, S. L.; Knyukshto, V. N. Effect of donor and acceptor end-groups on electronic structure and spectral-fluorescent properties of merocyanines in frozen ethanol J. Photochem. Photobiol. A 2021, 405
-
Polishchuk, V.; Kulinich, A.; Rusanov, E.; Shandura, M. Highly fluorescent dianionic polymethines with a 1,3,2-dioxaborine core J. Org. Chem. 2021
-
Zatsikha, Y. V.; Blesener, T. S.; King, A. J.; Healy, A. T.; Goff, P. C.; Didukh, N. O.; Blank, D. A.; Kovtun, Y. P.; Nemykin, V. N. Fully conjugated pyrene-BODIPY and pyrene-BODIPY-ferrocene dyads and triads: Synthesis, characterization, and selective noncovalent interactions with nanocarbon materials J. Phys. Chem. B 2021, 125 (1), 360–371
-
Shishkina, S. V.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V. Structure and intermolecular interactions of the fully negative solvatochromic merocyanine in the crystal phase Struct. Chem. 2021, 32 (3), 1341–1345
-
Pang, Y.; Fan, S.; Wang, Q.; Oprych, D.; Feilen, A.; Reiner, K.; Keil, D.; Slominsky, Y. L.; Popov, S.; Zou, Y.; Strehmel, B. NIR-Sensitized Activated Photoreaction between Cyanines and Oxime Esters: Free-Radical Photopolymerization Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59 (28), 11440–11447
-
Bliznyuk, V. N.; Seliman, A. F.; DeVol, T. A.; Derevyanko, N. A.; Ishchenko, A. A. Organic Scintillators Derived from Pyrazoline US10800966B2, 2020
-
Dimitriev, O. P.; Zirzlmeier, J.; Menon, A.; Slominskii, Y.; Guldi, D. M. Exciton Dynamics in J- And H-Aggregates of a Tricarbocyanine Near-Infrared Dye J. Phys. Chem. C 2021, 125 (18), 9855–9865
-
Ibrayev, N.; Omarova, G.; Seliverstova, E.; Ishchenko, A.; Nuraje, N. Plasmonic Effect of Ag Nanoparticles on Polymethine Dyes Sensitized Titanium Dioxide Eng. Sci. 2021, 14, 69–77
-
Sharanov, I.; Slominskii, Y.; Ishchenko, A.; Fedoryak, A.; Dimitriev, O. Single-Photon Upconversion via Hot-Band Absorption and Assessment of the Laser Cooling Effect of Tricarbocyanine Dyes Chem. Phys. Impact 2021, 2, 100026
-
Syniugina, A.; Chernii, S.; Losytskyy, M.; Syniugin, A.; Slominskii, Y.; Balanda, A.; Özkan, H. G.; Mokhir, A.; Kovalska, V.; Yarmoluk, S. The Synthesis and Study of Novel Merocyanine Probes for Protein Detection and Cells Visualization J. Photochem. Photobiol. 2021, 7, 100046
-
Polishchuk, V.; Filatova, M.; Rusanov, E.; Shandura, M. Trianionic 1,3,2-Dioxaborine-Containing Polymethines: Bright Near-Infrared Fluorophores Chem. - Eur. J. 2022, 28 (70), e202202168
-
Polishchuk, V.; Kulinich, A.; Suikov, S.; Rusanov, E.; Shandura, M. «Hybrid» Mero-Anionic Polymethines with a 1,3,2-Dioxaborine Core New J. Chem. 2022, 46 (3), 1273–1285
-
Bezrodna, T.; Bezrodnyi, V.; Ishchenko, A.; Slominskii, Y.; Sharanov, I. New Polymethine Dyes for Liquid and Polymer Passive Q-Switches of Neodymium Lasers Optik 2022, 267, 169725
-
Ishchenko, A. A.; Syniugina, A. T. Structure and Photosensitaizer Ability of Polymethine Dyes in Photodynamic Therapy: A Review Theor. Exp. Chem. 2023, 58 (6), 373–401
-
Ibrayev, N. K.; Seliverstova, E. V.; Valiev, R. R.; Kanapina, A. E.; Ishchenko, A. A.; Kulinich, A. V.; Kurten, T.; Sundholm, D. Influence of Plasmons on the Luminescence Properties of Solvatochromic Merocyanine Dyes with Different Solvatochromism Phys. Chem. Chem. Phys. 2023, 25 (34), 22851–22861
-
Kulinich, A. V.; Ishchenko, A. A. Design and Photonics of Merocyanine Dyes Chem. Rec. 2024, 24 (2), e202300262
-
Fomanyuk, S. S.; Ishchenko, A. A.; Kudinova, M. A.; Rusetskyi, I. A.; Danilov, M. O.; Gubareni, E. V.; Dovbeshko, G. I.; Smilyk, V. O.; Kolbasov, G. Y. ZnO Sensitization by Polymethine Dye in Photoelectrochemical Cells for Solar Energy Conversion Low Temp. Phys. 2024, 50 (3), 279–284
-
Polishchuk, V.; Kulinich, A.; Shandura, M. Tetraanionic Oligo‐Dioxaborines: Strongly Absorbing Near‐Infrared Dyes Chem. – A Eur. J. 2024. e202401097
Основні наукові та практичні досягнення відділу
Основні наукові та практичні досягнення відділу
З метою стабілізації глибокозабарвлених барвників розроблені синтетичні методи введення в їхній хромофор місткових угруповань. Це дозволило, усупереч загальноприйнятій думці про неможливість існування стійких барвників, що інтенсивно поглинають світло в області понад 1200 нм, отримати такі сполуки [4]. Досягнуто найбільш довгохвильове поглинання (1620 нм), обумовлене ππ* переходом, серед відомих органічних сполук [4].
Виявлено явище девіації в електронних спектрах несиметричних поліметинів і взаємодія хромофорів у бісціанінах [1]. Проведено піонерські роботи в галузі просторової будови, впливу природи замісників та сольватохромії ціанінів [1], перші роботи в області кетоціанінів і поліонів [18,19]. Синтезовані барвники з рекордними електронною асиметрією (з девіацією максимумів поглинання понад 500 нм) і стоксовим зсувом (Рис. 1) [31]. Отримано перші представники органічних барвників зі спряженими катіонним та аніонним хромофорами (Рис. 2) [32].


Синтезовані незвичайні поліметини на основі бородипірометену та дифтородіоксаборину [26−30], що мають високі перетини двохфотонного поглинання й квантові виходи флуоресценції в області 700−900 нм [33,34]. Розроблено шляхи синтезу та досліджено властивості поліметинових барвників нового типу, у яких кінцевими групами є не гетероцикли, а карбоцикли [12,13,23,24,35]. Закладено фундамент теорії люмінесценції поліметинів [3,36] та фотоніки їхніх йонних пар [37,38]. Вперше проведено аналіз форми електронних смуг поліметинових барвників [39,40], що дало можливість отримати інформацію про селективність їхнього поглинання, встановити її зв’язок з їхньою будовою і виявити фактори, що його визначають [3,34,40]. Розроблено основні положення теорії міжмолекулярних взаємодій у рідких розчинах і полімерних матрицях ціанінів [41−45]. Встановлено закономірності асоціації барвників, включаючи J-агрегацію [3,46−52].

Сформульовано й підтверджені експериментально критерії керування електронною будовою мероціанінів у всьому діапазоні трьох граничних ідеальних станів [нейтральний полієн – поліметин – диполярний полієн], а також знаком їхньої сольватохромії (позитивна, негативна або обернена) шляхом варіювання донорно-акцепторних властивостей кінцевих груп, довжини поліметинового ланцюга, природи розчинника й температури [16,53−59]. (Рис. 3)
Спільний аналіз великого обсягу експериментальних даних із результатами квантово-хімічних розрахунків молекул сучасними методами дав можливість отримати якісно нові відомості про електронну будову основного й збудженого станів барвників і встановити фундаментальні закономірності, що зв’язують кольоровість і флуоресцентні властивості поліметинів з їхньою будовою і природою середовища, у тому числі в полімерних матрицях. Це дозволило провести цілеспрямований синтез барвників із заданими властивостями для прикладних задач, пов’язаних з перетворенням світлової енергії.
- Барвники для інфрахроматичних фотографічних плівок [60]. Матеріали на їхній основі значно перевищують за роздільною здатністю та чутливістю відомі аналоги, у тому числі Kodak Aerographic Film 3432. Вони дозволяють виявити деталі об’єктів закритих атмосферним серпанком, або тих, які перебувають під шаром покриття (плівка І-1060В) і використовуються для отримання інформації про стан земної поверхні, морського шельфу, оцінки якості посівних площ і лісових масивів, а також при картографуванні (Рис. 4).
- Нові типи активних лазерних середовищ, що генерують у області 600−900 нм, на основі несиметричних барвників з рекордно широкими смугами поглинання та стоксовими зсувами (Рис. 1) [31,61,62]. Це дає можливість використовувати один і той же барвник для різних доступних джерел накачки (λ = 308, 510, 532, 578, 694 нм).
- Нове полімерне активне лазерне середовище, на якому вперше отримана перебудовувана генерація в лазері на барвниках при накачці 1060 нм [62]. Ефективність перетворення в діапазоні > 1100 нм досягає 43%, що відповідає кращим зразкам видимого діапазону.
- Пасивний затвор, який дозволив уперше в світовій практиці здійснити режим пасивної синхронізації мод у важливому для волоконної оптики, дальнометрії та офтальмології ербієвому лазері (λem = 1540 нм) [63] (Рис. 5).
- Високоефективні полімерні пасивні затвори для нано- й пікосекундних твердотільних лазерів із довжиною хвилі випромінювання 694 [64], 1060 [65–67] і 1300 нм [68] та з високим експлуатаційним ресурсом напрацювання в точку.
- Абсорбційні світлофільтри на основі забарвлених полімерів для захисту від лазерного випромінювання в області 1060 нм [69]. Вони послаблюють випромінювання залежно від завдання на 4−6 порядків при візуальному пропусканні 40−90% і здатні працювати, на відміну від інтерференційних світлофільтрів, при будь-яких кутах падіння лазерного випромінювання.
- Барвники, здатні сильно змінювати дипольний момент при електронному збудженні як у бік збільшення, так і зменшення. Серед них знайдено й досліджено сполуки з яскраво вираженими нелінійно-оптичними властивостями [33,34,70−73].
- Нові голографічні реєструвальні середовища на основі фототермопластичних полімерів і барвників для неруйнівного контролю якості металевих конструкцій [74,75]. На відміну від аналогів, вони не потребують захисту від зовнішнього світла при формуванні прихованого зображення, що дозволяє використовувати їх у польових умовах.
- Фотовольтаїчні композиції, що мають світлочутливість у області максимального сонячного потоку фотонів, для сонячних комірок [76−78].
- Барвники для композицій, що фотополімеризуються під дією напівпровідникових лазерів (λem = 405, 650, 780, 830, 860 і 980 нм). Виявлено невідомий раніше для органічних барвників ефект — ініціювання / інгібування термополімеризації метилметакрилату поліметиновими барвниками у відсутності стандартного ініціатора [79].
- Висококонтрастні флуоресцентні зонди для медицини та біології [80–82] (Рис. 6)
- Тіасквараїни з практично 100% квантовим виходом у триплет, що завдяки цьому є високоефективними сенсибілізаторами утворення синглетного кисню [83].
- Хемосенсори для визначення якості харчових продуктів.
- Нові селективні хемосенсори і мітки на катіони [84] і аніони [85] похідні біс-амідів 2,6-піридиндикарбонової кислоти. На їхній основі створена нова іонофорна рецепторна система, у молекулі якої є кілька координаційних центрів. При комплексоутворенні з солями Co2+, Zn2+ та Ni2+ координування відбувається за піридиновим фрагментом сенсора й супроводжується батохромним зсувом смуги поглинання, а з солями Pb2+, Hg2+, Cd2+, Mg2+ і Ca2+ утворюється азакраун-комплекс і смуга поглинання зсувається гіпсохромно (Рис. 7).



Синтезовані діоксаборинові барвники — ефективні люмінесцентні індикатори на первинні та вторинні аліфатичні аміни (Рис. 8) з нижньою межею визначення до 1 μМ (1 ppm), що порівнювано з чутливістю індофенольного методу визначення аміаку [86]. Однак останній метод потребує значно більше часу, наявності спеціальних реагентів і не підходить для визначення вторинних амінів. Розроблені індикатори можуть бути застосовані для контролю екологічної ситуації на виробництві подібних амінів.


Вивчено закономірності полієн–поліметинових структурних варіацій мероціанінових барвників у кристалічному стані [87,88]. Встановлено, що для позитивно сольватохромних сполук вони подібні до закономірностей у розчинах, тобто їхня диполярність зменшується із подовженням поліметинового ланцюга. Для негативно сольватохромних мероціанінів спостерігається протилежна тенденція, тобто збільшення диполярності для вищих вінілогів. Показано, що для мероціанінів у кристалі ідеального поліметинового стану можна досягти шляхом раціонального підбору донорно-акцепторних властивостей їхніх кінцевих груп (Рис. 9).
Для посилення сорбції скваратів на наночастинках TiO2 синтезовано водорозчинні скварилієві барвники із анкерними сульфо-групами [89]. Це привело до поліпшення фотоелектричних характеристик сонячних елементів Гретцеля на їхній основі.

Для посилення сорбції скваратів на наночастинках TiO2 синтезовано водорозчинні скварилієві барвники із анкерними сульфо-групами [89]. Це привело до поліпшення фотоелектричних характеристик сонячних елементів Гретцеля на їхній основі.

Синтезовано нові поліметинові барвники з 1,3,2-діоксабориновим циклом як центральною частиною поліметинового ланцюга: нейтральні D-π-A-π-D та діаніонні A1-π-A-π-A1 [90, 91]. Отримані сполуки є інтенсивними флуорофорами для червоної та ближньої ІЧ області спектру.

Вперше досліджено спектри поглинання мероціанінів у газовій фазі [92]. Встановлено, що в парах їхня електронна структура значно менш диполярна, ніж навіть у неполярному н-гексані, що виявляється як у гіпсохромному зсуві довгохвильової смуги поглинання, так і в її розширенні, симетризації, зменшенні вініленового зсуву. Співставлення результатів TD-DFT розрахунків з експериментальними даними показало їхню кращу кореляцію для газової фази, ніж для розчинів. Отже, спектральні дані в парах є корисними для оцінки різних квантово-хімічних підходів [92,93].

Термохромію закономірних рядів мероціанінів досліджено в етанолі за температур від 293 до 77 К [53,94,95]. За спектральними даними виявлено, що за низької температури електронна будова більш диполярних барвників стає сильно цвіттер-йонною як в основному, так і в флуоресцентному станах. У крайніх випадках це приводить до незвичайних ефектів: зменшення квантових виходів флуоресценції та збільшення стоксового зсуву в замороженій матриці [95].
Вперше синтезовано стилбазолієві мероціаніни з 2,6-ди-трет-бутил заміщеним донорним залишком піридину [96]. Їхні спектри поглинання та флуоресценції в наборі розчинників різної полярності порівняно зі спектрами мероціаніну Брукера та його похідного з об’ємними замісниками в акцепторній кінцевій групі. Це дозволило розрізнити вплив нуклеофільної та електрофільної сольватації на їхню сольватохромію, виявивши, що перша, хоч і має менший вплив у цьому випадку, є істотним чинником у таких розчинниках як піридин і ДМФА.

Синтезовано й досліджено ряди мероціанінів із залишком 1,2-дифеніл-3,5-піразолідиндіону. Виявлено, що його акцепторна сила — усупереч літературним даним — менша за акцепторну силу тіобарбітурової кінцевої групи [97]. Слабку флуоресценція деяких із досліджених барвників пояснено, на основі розрахунків TD-DFT і CC2, швидкою конкурентною безвипромінювальною дезактивацією збудженого стану, пов’язаною з нетиповим низько розташованим нефлуоресцентним ππ*-збудженим станом.
Уперше виконано систематичне дослідження електрохімічних властивостей катіонних, аніонних та мероціанінових поліметинів методом циклічної вольтамперометрії, що дало змогу проаналізувати вплив структурних параметрів, а саме: заряду хромофора, донорно-акцепторних властивостей кінцевих груп, довжини поліметинового ланцюга та молекулярної симетрії — на окисно-відновні потенціали таких барвників [98]. Статистичний аналіз отриманих даних та результатів розрахунків методом DFT дозволив запропонувати лінійні кореляційні рівняння, які можна використовувати для надійного прогнозування енергій граничних молекулярних орбіталей (HOMO та LUMO) при пошуку й дизайні молекул із необхідними електрохімічними властивостями.
Розроблено ідеологію та стратегію створення мероціанінів для практично важливого ближнього ІЧ діапазону спектра з більшою інтенсивністю поглинання та флуоресценції, ніж відповідні йонні поліметини [99]. Шляхом підбору характеристик кінцевих груп цього ефекту можна досягти як у сильно-, так і в малополярних середовищах, у тому числі в полімерних матрицях. Розроблені мероціаніни мають переваги перед йонними барвниками при використанні в сонячних елементах і голографічних середовищах, оскільки завдяки своїй неіонній природі вони, на відміну від йонних барвників, не викликають шкідливих темнових струмів і практично не агрегують.
На основі квантово-хімічного аналізу, виявлені особливості бензо[cd]індолу, які обумовлюють короткі часи життя та низькі квантові виходи флуоресценції поліметинових барвників на його основі [100]. Знайдено, що залишок бензо[cd]індолу, на відміну від індолу чи бензімідазолу, дає значний вклад у граничні МО відповідних поліметинів, що обумовлює збільшення вібронних взаємодій у довгохвильових електронних переходах, а, відповідно, посилення внутрішньої конверсії.
На основі квантово-хімічного аналізу електронної будови органічних молекул і процесів деградації світлової енергії в них спрогнозовано й синтезовано нові високоефективні радіолюмінофори, похідні піразоліну. Вони мають не тільки значні стоксові зсуви (80–100 нм), а й високі квантові виходи флуоресценції (75–98%). Синтезовані люмінофори мають високу яскравість флуоресценції під дією α-, β- та γ-опромінення в області чутливості фотоелектронних детекторів радіації. За величиною інтенсивності флуоресценції вони у 5 разів перевищують кращі з відомих аналогів. Це дозволило спільно з ученими Клемсонського університету (США) розробити й запатентувати полімерні сцинтилятори та дозиметри на їхній основі, здатні реагувати не тільки на величину дози, а й на тип радіоактивного випромінювання [101].