半花菁衍生物分子第一超极化率频率色散效应的理论研究

采用含时耦合微扰(TDHF)和多态求和(SOS)方法计算了半花菁衍生物分子生色团4-N,N-dimethylami-no-4′-N′-methylstilbazolium(DAS)的第一超极化率频率色散效应。采用组态相关(INDO/CI)方法计算了分子的前线轨道性质。计算结果表明半花菁衍生物分子最大吸收波长约为480nm,与实验结果十分吻合;第一激发态对体系非线性光学性质起决定作用。在红外波段(800~2500nm),随着基频光频率的增大,二次谐波β(-2ω;ω,ω)和电光效应β(-ω;ω,0)都随之增大,但是β(-2ω;ω,ω)增加的幅度要大于β(-ω;ω,0)。在远红外区β(-2ω;ω,ω)的色散曲线变化比较平缓,到了近红外区(λ<1300nm)共振增强效应逐渐明显。基频光波长为1064nm时,β(-2ω;ω,ω)的含时耦合微扰计算值约为(380±5)×10-30esu。在较高频率时,采用多态求和方法计算应考虑其他态的贡献。此外,还讨论了基组效应对含时耦合微扰计算的影响。     

不同溶剂中硝基苯胺分子非线性光学性质的研究

在含时密度泛函理论水平上研究了溶剂对硝基苯胺分子非线性光学性质的影响 .溶剂效应通过极化连续模型来研究 .首先采用极化连续模型在密度泛函理论水平上优化了硝基苯胺分子在溶剂中的几何结构 ,从而研究了溶剂引起硝基苯胺分子几何结构的变化 .然后采用极化连续模型在含时密度泛函理论水平上计算了不同溶剂中硝基苯胺分子的激发态能量和电偶极矩 ,并利用两态模型首次给出了不同溶剂中二次谐波振荡过程的一阶非线性超极化率的色散关系 .计算结果表明 ,极性溶剂对硝基苯胺分子的非线性光学性质有较大的影响 .在低的辐射场频率下 ,理论给出的一阶非线性超极化率的色散关系和实验结果符合得较好 .最后对所得结果从理论上给出了可能的解释并讨论了两态模型的可靠性 .     

聚合物非醚PPQ三阶非线性光学系数的激发态增强

用皮秒时间分辨的双波耦合方法研究了有机高聚物非醚的三阶非线性光学增强。在激发效率未饱和的情况下观察到材料的有效三阶超极化率γ增强两倍。与激发荧光实验相结合，验证了γ的激发增强与激发态粒子布居数成线性关系；并用三能级模型解释了实验观测到的激发态增强的时间过程。     

2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(3,5-二甲基比唑-1-基)-1,3,5三嗪的电子结构和光物理性质

采用量子化学计算方法研究了2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,3,5三嗪(dpbt)聚合物的电子结构和光物理性质，并且用二维实空间和三维实空间分析方法进行理论研究．结果表明, dpbt聚合物的第一激发态为分子内电荷转移激发态，存在较大的电偶极距变化和极化率，其中电偶极距变化与实验数值符合较好，理论计算所得到极化率数值与实验结果一致．S1激发态存在较大的电偶极距变化和极化率会导致非线性光学效应，促使高效的双光子吸收截面的形成．同时对外电场变化时dpbt的激发态性质进行理论研究．     

轮烯衍生物电子结构及三阶非线性光学性质的理论研究

苯轮烯衍生物具有良好的非线性光学性质. 运用密度泛函理论在不同理论水平和不同基组下计算了轮烯衍生物的静态极化率α和静态第二超极化率γ. 采用含时密度泛函TD-B3LYP方法计算了轮烯分子的紫外吸收光谱. 结果发现: 弥散函数对静态线性极化率α和第二超极化率γ 的计算结果都有显著的影响; 共轭体系的大小和引入的推拉电子基团可以调节轮烯衍生物的第二超极化率. 添加推拉电子基团后不仅能得到更高的非线性光学系数, 也能保证有较好的透光性能, 表明轮稀分子兼具有较高的三阶非线性光学响应和在可见光波段具有良好的透光性的特性. 此外, 采用CAM-B3LYP方法计算了分子1-1和分子2-2的动态(超)极化率. 计算结果表明: 在近红外区, 随着入射光频率的增大, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 都随之增大, 出现近共振增强效应; 在远离共振条件下, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 变化平缓.     

4，4′-二甲氨基二苯乙烯双光子吸收理论研究——溶剂效应

对最近实验室合成的分子材料4，4′-二甲氨基二苯乙烯的双光子吸收特性在从头计算的基础上进行了理论研究。理论模型是建立在密度泛函理论的基础上的。利用含时的密度泛函理论来计算分子的非线性光学性质，而溶剂效应则通过自洽响应场方法的极化连续模型来模拟。计算结果表明，三态模型可以很好地给出该分子在低激发态范围内的双光子吸收截面。随着溶剂极性的增加，单光子波长红移，双光子吸收截面增加。双光子吸收截面的大小和实验给出的结果符合得较好。     

溶剂中一、二维电荷转移分子二阶非线性光学性质理论研究

以典型的一、二维电荷转移分子,对硝基苯胺(pNA),1,3-二氨基-4,6-二硝基苯(DADB)分子为例,运用密度泛函理论(DFT)B3LYP和含时耦合微扰(TDHF)方法在6-31+G(d,p)水平上研究了溶剂和入射光频率对目标分子的非线性光学性质的影响.研究发现溶剂分子对分子一阶超极化率β和紫外吸收光谱的影响很大,但对一阶超极化率各向异性比η和退偏比D的影响很小,这是由于随着溶剂相对介电常数的增加,一阶超极化率的分量︱βxxy︱和︱βyyy︱不断增加,且二者具有很好的线性相关性.然而,考虑色散效应后,不同溶剂中分子的一阶超极化率及其各向异性参数都不相同,色散效应对分子一阶超极化率及其各向异性性质均有很大影响.考虑溶剂效应和色散效应后得到的计算结果与实验结果符合得较好.     

半花菁LB膜的三阶非线性特性

本文利用Z扫描测量技术首次对半花菁LB膜的三阶非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,LB多层膜中的半花菁分子具有较高的三阶非线性折射率n²=2.0×10^-8(esu),这主要是半花菁分子中π电子体系的贡献,并且由于532nm在其Q吸收带内,引起三阶非线性的共振增强效应,实验数据与理论拟合结果符合得很好.半花菁LB膜的三阶非线性的响应时间在30ns以内.     

王传奎

在杂化密度泛函理论的水平上研究了硝基苯氨(para—nitroaniline—pNA)分子的几何结构，并采用含时密度泛函理论(Time Dependent Density Functional Theory-TDDFT)研究了pNA分子的非线性光学性质。利用两态模型计算了pNA分子的一阶非线性光学超极化率β，并讨论了基矢效应和βz的色散关系。研究结果表明，对于该类分子，利用6—31 G基函数组可以得到收敛的结果。对于处于汽相的pNA分子，计算得到的结果和最近的实验结果符合得很好。对于在较低的频率范围内，两态模型给出的βz的色散关系和实验结果符合得较好；在较高的频率范围内，还应考虑其它态的贡献。     

CdSe量子点的线性和非线性光学特性

主要从实验和理论两个方面，探讨了强受限尺寸区域内不同尺寸对CdSe量子点线性和非线性光学性质的影响.用吸收光谱研究了量子点尺寸与吸收峰之间的关系，用皮秒Z扫描技术研究了共振和非共振情况下(激发光波长分别为532和1064nm)，尺寸与三阶非线性极化率之间的关系.基于电子能量状态理论和局域场增强理论对量子点进行分析，得到了CdSe不同尺寸的三阶非线性效应，研究了尺寸对量子点非线性光学性质的影响.结果表明，由激发态粒子数布局改变和纳米颗粒增大引起的非线性共振增强效应相当，二者共同作用使得三阶极化率增强20倍左右，且用532nm的共振频率激发4.3nm CdSe量子点时，χ⁽³⁾具有最大值2.0×10^-11esu. 关键词： CdSe量子点 三阶非线性 Z扫描')" href="#">Z扫描 量子限域效应     

制备条件对Langmuir－Blodgett膜中分子聚集态的影响

通过对不同制膜条件下样品的π－Ａ曲线及紫外－可见吸收光谱的测量，研究ＬＢ单分子层膜中半花菁衍生物（ｈｅｍｉｃｙａｎｉｎｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ简称ＨＤ）分子的聚集状态及其形成机制。纯半花菁衍生物单分子层膜中分子以Ｈ聚集体的形式存在导致吸收峰的兰移及有效分子二阶非线性极化率β（基频波长λ＝１．０６４μｍ）的减小。实验表明聚集体的形成主要发生在压膜过程。提高压膜速度或降低压膜终极压力（拉膜压力）可显著减小分子的聚集程度，从而提高单分子层膜的光学非线性极化率。     

共轭双键结构不同的三种有机染料分子的拉曼光谱研究

共轭双键结构不同的三种有机染料分子的拉曼光谱研究姚文华（复旦大学分析测试中心上海２００４３３）马世红，刘丽英，王文澄（三束材料改性国家重点实验室，复旦大学物理系上海２００４３３）ＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｓｔｕｄｉｅｓｏｆＴｈｒｅｅＯｒｇａｎ...     

DFT and TD-DFT approach for the analysis of NLO and OLED applications of 9-anthraldehyde

The geometric parameters characterization and ground state energies for 9-anthraldehyde have been calculated using density functional theory (DFT). NBO analysis has been done on the same level to investigate the hyper conjugative interaction. HF/6-31G (d) method is adopted to calculate the first order hyperpolarizability (β). Frontier molecular orbital analysis has also been done in support of β. The excited state energies, as well as absorption wavelengths, are computed using time dependent-density functional theory (TD-DFT). For the emission wavelength the excited state geometry optimization has been carried out using configuration interaction singlets (CIS). The emission wavelength has been calculated in TD-DFT approach. The theoretical data so obtained is analyzed for the applications of NLO and OLED. One of the important conclusions from our study is that this material is suitable for both the applications. The macroscopic second harmonic generation (SHG) efficiency has also been identified through Kurtz–Perry powder technique.     

Dispersion of the third-order susceptibility of a cyanine dye measured by coherent anti-Stokes Raman scattering

The dispersion of the third-order susceptibility of the cyanine dye bis-(dimethylamino)-heptamethinium chloride was measured by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) over a wide wavelength range from 530 to 830 nm. Large negative values of the real part of the second-order hyperpolarizability are observed. The data are analyzed with the help of theoretical calculations based on a perturbative approach for the nonlinearities. The dispersion behavior of the third-order susceptibility is governed by the resonant enhancement due to vibrational transitions of the first excited electronic state and, to lesser extent, by an electronic two-photon resonance around 600 nm.     

利用二次谐波在体分析番茄中的番茄红素和β-胡萝卜素含量

番茄中含有番茄红素和β-胡萝卜素两种重要的营养成分.两种成分的主要拉曼光谱基团相同,利用基频很难在体将两种成分区分开.应用激发波长为514.5 nm的激发光恰好处在番茄红素和β-胡萝卜素主要吸收带的半高宽范围内,因此能够发生共振拉曼效应.利用共振拉曼光谱技术,通过在体测量番茄中的番茄红素和β-胡萝卜素C=C碳碳共轭双键伸缩振动的二次谐波,用软件获得每种成分光谱的积分强度而得到番茄红素和β-胡萝卜素的含量,为在体检测同种基团成分含量提供一种方法.     

Nonlinear optical properties of novel tunable, one dimensional molecular superlattice polymers (heteroarylene methines) containing alternating aromatic and quinoid segments

We have investigated the spectral dispersion of second molecular hyperpolarizability ?? (?????; ??, ???, ??) of three derivatives of heteroarylene methine by antiresonant ring interferometric nonlinear spectroscopic technique using femtosecond modelocked Ti:sapphire laser in the spectral range of 725?C820?nm. The observed dispersion of ?? has been explained in the framework of three-essential states model involving the ground state, a one-photon excited state and a two-photon excited state. The spectral response of the hyperpolarizability has been correlated with the electronic and chemical structures of the three derivatives of heteroarylene methine. The estimated ?? values have been compared to the fundamental quantum mechanical limit. We have found for the first time that the heteroarylene methines approach this limit within a factor of 2 while even the best known molecule so far falls short of this limit by a factor of 30.     

Linear and nonlinear optical studies on 3,6-bis (2 pyridyl) pyridazine

3,6-Bis (2 pyridyl) pyridazine has been synthesized and characterized by NMR, XRD and elemental analyses. The vibrational studies were carried out by using FTIR and Raman spectroscopy and the modes of vibrations were analysed and compared with the theoretically calculated values. The nonlinear optical property of the title compound was examined by Kurtz–Perry method and Hyper Raleigh scattering with the fundamental wavelength of 1064 nm. This compound possesses less SHG efficiency but large first hyperpolarizability.     

Frequency doubling in an organic waveguide

Phase-matched second-harmonic generation in an organic thin film waveguide has been observed for the first time. A polycrystalline thin film of para-chlorophenylurea has been deposited on glass and the refractive index of the film measured at several wavelength between 450 and 880 nm. A TM^ω₀ → TM^2ω₂ upconversion process has been observed for fundamental wavelength in the vicinity of 0.88 μm.