強(qiáng)雙光子吸收效應(yīng)半導(dǎo)體納米與有機(jī)物復(fù)合材料的研制.pdf

1、有機(jī)雙光子吸收材料在諸多領(lǐng)域如光限幅、雙光子上轉(zhuǎn)換激射、雙光子熒光顯微術(shù)、雙光子光動(dòng)力治療、三維光信息存儲以及三維微加工等方面有著潛在的應(yīng)用前景。具有大的雙光子吸收截面的強(qiáng)光子吸收材料是上述應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，對此類材料的探索是目前研究的熱點(diǎn)之一。具有窄尺寸分布的II-IV半導(dǎo)體納米材料具有非常大的非線性光學(xué)響應(yīng)，因此本論文的內(nèi)容在于強(qiáng)雙光子吸收效應(yīng)半導(dǎo)體納米與有機(jī)物復(fù)合材料的研制。 報(bào)道了兩種新型具有多枝結(jié)構(gòu)的雙光子吸收有機(jī)配體

2、TKPVB和TKAVPB，并用雙光子熒光法測定了它們的雙光子吸收截面。研究了它們在不同極性溶劑中的單光子熒光的變化，并用“分子內(nèi)扭曲電荷轉(zhuǎn)移”(TICT)模型進(jìn)行了解釋。另外，我們研究了溶液的酸堿性對TKPVB分子紫外吸收光譜、單光子熒光和雙光子熒光的影響。實(shí)驗(yàn)證明，在酸、堿、中性DMF溶液中，其光物理性質(zhì)對PH值響應(yīng)靈敏。在酸性條件下，TKPVB以銨鹽的形式存在，銨鹽正離子具有比吡啶更強(qiáng)的拉電子能力，降低了激發(fā)態(tài)極性，從而使單光子熒光

3、光譜紅移，強(qiáng)拉電子基團(tuán)導(dǎo)致整個(gè)分子的電荷轉(zhuǎn)移程度增大，從而使分子的雙光子吸收增強(qiáng)。在堿性環(huán)境中，由于NaOH電解質(zhì)的存在，使得單光子熒光和雙光子熒光均發(fā)生了淬滅，光譜未發(fā)現(xiàn)藍(lán)移或者紅移。 采用共沉淀法、水熱法制各了粒徑分布較均勻的ZnS和CdS納米晶體。反相膠束法(微乳液法)合成了粒徑分別為41lnm、3.3nm和2.8nm的CdS膠體。對納米微粒的表面修飾進(jìn)行了初步嘗試，成功地制備了表面修飾氨基的CdS納米微粒CdS-NH<,

4、2>。由于CdS膠體在非極性溶劑中具有良好的溶解性，表面修飾氨基的CdS納米微粒在醇以及水中的良好溶解性。 用以上合成的分子TKPVB、TKAVPB和單支分子DBASVP為配體制備了TKPVB／CdS，DBASVP／CdS以及TKAVPB／CdS-NH<,2>復(fù)合體系。并對其單、雙光子性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。TKPVB／CdS以及TKAVPB／CdS-NH<,2>復(fù)合體系的單光子熒光發(fā)生了依賴于CdS含量的淬滅，而其雙光子熒光及其

5、雙光子吸收截面卻發(fā)生了增強(qiáng)。相反的，DBASVP／CdS復(fù)合體系的單光子熒光發(fā)生了增強(qiáng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TKPVB／CdS復(fù)合體系中，CdS作為能量受體而存在，有機(jī)配體作為能量給體而存在。由于CdS吸收光譜與TKPVB單光子發(fā)射光譜有重疊，所以復(fù)合溶液的單光子熒光的淬滅可以用兩者之間的F6rster能量轉(zhuǎn)移來解釋。通過改變CdS的粒徑改變了光譜重疊的積分，也改變了熒光淬滅的程度。但是由于CdS納米微粒具有大的非線性光學(xué)響應(yīng)，使得

6、TKPVB／CdS復(fù)合體系的雙光子熒光發(fā)生了增強(qiáng)，復(fù)合溶液的最大雙光子吸收截面是單獨(dú)配體吸收截面的6.5倍。相同的現(xiàn)象在TKAVPB／CdS-NH<,2>復(fù)合體系中也觀察到。DBASVP／CdS復(fù)合體系中，由于給體DBASVP與受體CdS之間不存在光譜重疊，因此兩者之間不存在能量轉(zhuǎn)移，且由于復(fù)合體系中更為剛性結(jié)構(gòu)的形成而使得其單光子熒光發(fā)生了增強(qiáng)。 這一新型復(fù)合材料的成功制備以及關(guān)于其單、雙光子性質(zhì)的研究，可以為雙光子動(dòng)力治療以