含三氰呋喃受體新型有機(jī)非線性光學(xué)材料的合成與性能研究.pdf

1、非線性光學(xué)（Nonlinear Optic，NLO）是光電子技術(shù)發(fā)展的理論基礎(chǔ)之一，是現(xiàn)代光學(xué)的一個(gè)全新領(lǐng)域。有機(jī)非線性光學(xué)材料作為集成光學(xué)器件的重要材料，相關(guān)研究已成為當(dāng)今高新技術(shù)研究的一大熱點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)并合成了含不同共軛橋、不同電子給體、不同輔助電子給體等一系列新型有機(jī)非線性光學(xué)材料，用計(jì)算機(jī)量子化學(xué)密度泛函理論對(duì)材料的性能進(jìn)行了計(jì)算和理論研究，將合成的材料用紅外光譜、紫外-可見光譜、核磁氫譜和元素分析法進(jìn)行了化學(xué)結(jié)構(gòu)的表征，用熱失

2、重法表征了材料的熱學(xué)性能。將相同材料溶解在各不相同的三種溶劑中，將三組不同的紫外-可見光譜數(shù)據(jù)，通過(guò)溶致變色法測(cè)試材料的微觀二階非線性光學(xué)系數(shù)，表征了其性能。本文的主要研究?jī)?nèi)容分為四部分。
　　1.設(shè)計(jì)并合成了三種含有乙烯基呋喃（EFFC）、偶氮苯（EFNC）和偶氮呋喃（EFNFC）共軛橋的有機(jī)非線性光學(xué)材料。將EFNFC與其它兩種材料的性能進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明：在透光性方面，EFNFC在DMSO中的最大吸收波長(zhǎng)與EFNC相差

3、無(wú)幾，但它們相比EFFC藍(lán)移將近100nm；在非線性光學(xué)性能方面， EFNFC顯示出了稍弱于EFNC(μgβ=59706×10-48esu)的二階非線性光學(xué)系數(shù)，但卻比EFFC稍高；在熱穩(wěn)定性方面，三種材料的5％熱失重溫度（Td）均高于250℃，熱穩(wěn)定性較好，特別是EFNFC具有最高的Td值為275℃。
　　2.設(shè)計(jì)并合成了四種含有活性輔助給體羥基但共軛橋各不相同的新型有機(jī)非線性光學(xué)材料。通過(guò)與不含活性輔助給體的基組分子進(jìn)行對(duì)比研

4、究，發(fā)現(xiàn)輔助給體的引入可以提升材料的熱穩(wěn)定性，提升幅度在10-20℃左右(Td max=281℃)。當(dāng)在分子結(jié)構(gòu)中靠近給體的苯環(huán)上引入活性輔助給體時(shí)，在DMSO中的最大吸收波長(zhǎng)可以藍(lán)移達(dá)80nm，二階非線性光學(xué)系數(shù)則可提升1.5倍以上(μgβmax=92914×10-48esu)。
　　3.設(shè)計(jì)并合成了五種以乙烯基和偶氮苯基為共軛橋的含有烷氧基、芐氧基和烷基輔助給體的新型有機(jī)非線性光學(xué)材料。通過(guò)與不含輔助給體的結(jié)構(gòu)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)

5、在含偶氮苯基共軛橋的分子中引入芐氧基輔助給體時(shí)，其二階非線性光學(xué)系數(shù)可提升七倍左右(μgβ=485500×10-48esu)，對(duì)于透光性和熱穩(wěn)定性(Td=247℃)也有明顯改善。
　　4.設(shè)計(jì)并合成了兩種含有乙烯基和偶氮苯基共軛橋的雙給體Y-型二維平面結(jié)構(gòu)有機(jī)非線性光學(xué)材料生色團(tuán)分子。通過(guò)與其一維相似結(jié)構(gòu)的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的引入可以在分子內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移時(shí)發(fā)生一種“全轉(zhuǎn)移”的現(xiàn)象，對(duì)于含偶氮苯共軛橋的分子來(lái)說(shuō)，這使得材料的二階非