(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金的三阶非线性光学性质

合成了一种新的配位化合物(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金(BTEAADT). 利用旋涂技术制备了该材料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂的复合薄膜, 该材料在复合薄膜中的质量分数为1%. 采用Z扫描方法, 分别测试了该材料的乙腈溶液和该材料与PMMA复合薄膜在波长为1064 nm, 脉宽为20 ps条件下的三阶非线性光学特性. 同时还研究了复合薄膜的线性光学性质. Z扫描的结果表明, 复合薄膜和该材料的乙腈溶液都具有自散焦效应, 非线性折射率都是负值. 在实验条件下, 两者的非线性吸收效应都是可以忽略的. 经过计算得出溶液样品的非线性折射率为-1.459×10^-18 m²·W^-1, 复合薄膜样品的非线性折射率为-3.978×10^-15 m²·W^-1. 该材料在1064 nm处的非线性光学器件方面有潜在应用价值.     

Cu2ZnSnS4纳米晶的制备及其三阶非线性光学性能的研究

以乙酰丙酮铜、醋酸锌、二氯亚锡、油胺和硫粉为前驱体,采用one-pot法合成出了单分散的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶.所得样品采用X射线粉末衍射仪(XRD),能量色散谱仪(EDS),透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),光电子能谱仪(XPS),紫外-可见光谱仪(UV-vis)和Z-扫描(Z-scan)技术对其结构组成、形貌、性能等进行了表征.结果表明:所获得的产物为四方相结构的六边形CZTS纳米颗粒,直径约为10 nm.计算出尺寸大小为10 nm,13 nm的纳米晶的三阶非线性光学折射率γ(-1.08×10-15,-9.08×10-17 m2·W-1),三阶非线性光学吸收系数β(6.5×10-9,3.69×10-11 m·W-1)以及三阶非线性光学极化率χ(3)(1.49×10-9,4.35×10-10 esu).并探讨了CZTS纳米晶可能的形成机理,及引起三阶光学非线性发生变化的原因。     

两种Ni(Ⅱ)配合物的合成及三阶非线性光学性能

合成了两种新的Ni(Ⅱ)配合物,用UV、IR、MS和元素分析进行了表征。采用飞秒激光,运用简并四波混频法,研究了Ni(Ⅱ)配合物在非共振状态下的三阶非线性光学性能。它们的三阶非线性光学极化率χ(3)为3.21×10-13 esu和3.58×10-13 esu,非线性折射率n2为5.89×10-12 esu和6.58×10-12 esu,分子二阶超极化率γ为3.21×10-31 esu和3.57×10-31 esu,响应时间τ为54 fs和59 fs。探索了配合物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响。结果表明具有大的高度离域的π电子共轭体系是获得较大三阶非线性光学性能的关键。     

苯并[b]萘并[2'''',3'''':5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮的合成及其三阶非线性光学性能

以1,4-萘醌为原料,合成了含硫的醌构稠杂环化合物苯并[b]萘并[2',3':5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮(4),其结构经1H NMR和IR确证.采用波长为800 nm,脉宽为80 fs的Ti:Sapphire飞秒激光,运用双光束简并四波混频法测定了4的三阶非线性光学性能,结果表明,4的三阶非线性光学极化率χ(3),非线性折射率n2,分子二阶超极化率γ和响应时间分别为2.89×10-13 esu, 5.31×10-12 esu, 3.14×10-31 esu和101 fs.并分析了4的分子结构对其三阶非线性光学性能的影响.     

六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的合成与非线性光学性质

新合成了一种六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4, 并用X射线单晶衍射结构分析方法测定了其晶体结构. 应用Z-scan技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的纳秒激光脉冲作用下的三阶非线性光学特性. 为了研究Mo2Ag4S8(dppy)4的非线性起源, 应用泵浦探测技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的皮秒激光脉冲作用下的光学非线性响应. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4具有自聚焦特性和非线性吸收特性; 非线性折射率n2, 非线性吸收系数β和非线性极化率χ(3)分别为1.45×10－10 esu, 6.2×10－10 m/W及2.1×10－11 esu. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的光学非线性响应是非线性吸收和非线性散射共同作用的结果.     

苯并[b]萘并[2′,3′∶5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮的合成及其三阶非线性光学性能

以1,4-萘醌为原料,合成了含硫的醌构稠杂环化合物苯并[b]萘并[2′,3′∶5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮(4),其结构经1HNMR和IR确证。采用波长为800nm,脉宽为80fs的Ti∶Sapphire飞秒激光,运用双光束简并四波混频法测定了4的三阶非线性光学性能,结果表明,4的三阶非线性光学极化率χ(3),非线性折射率n2,分子二阶超极化率γ和响应时间分别为2.89×10-13esu,5.31×10-12esu,3.14×10-31esu和101fs。并分析了4的分子结构对其三阶非线性光学性能的影响。     

两个查尔酮衍生物的合成、理论计算及三阶非线性光学性质

合成了两个查尔酮类衍生物1-(4-甲基苯基)-3-(4-二甲氨基苯基)丙烯酮(1)和1-(4-甲基苯基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(2),通过1H NMR、13C NMR、IR、HR-MS对其进行结构表征。采用4f相位相干成像技术测定了化合物1和2的三阶NLO性质,确定了相关参数:脉冲宽度4nm,激光波长分别为500和440nm,1:非线性吸收系数β=7.3×10-10m/W,非线性折射率n2=-3.6×10-17m2/W,三阶非线性极化率χ(3)=2.56×10-11esu;2:β=-4.8×10-10m/W,n2=2.0×10-17m2/W,χ(3)=1.45×10-11esu。测定了化合物紫外光谱,并通过DSC考察了化合物的热稳定性。采用密度泛函方法计算了化合物1和2的轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,显示出良好的非线性光学活性。     

含三苯胺聚希夫碱的三阶光学非线性极化率

设计合成并表征了新颖的具有三阶非线性光学性能的含有富电子结构单元的共轭聚希夫碱(PolySchiff base, PSB), 用Z-扫描技术研究了目标产物的三阶非线性特性, 测定了目标产物吡咯烷酮(NMP)溶液的三阶非线性折射率及非线性吸收率, 在波长为532 nm的Nd-YAG激光作用下, 得到非线性折射率n₂ = -1.23×10^-10 esu; Reχ⁽³⁾ = -3.06×10^-12 esu. 非线性吸收系数b = 3.63 10^-10 m/W, Imχ⁽³⁾ = 1.15 10^-11 esu, χ⁽³⁾ = 1.19 10^-11 esu, 在已知的材料中显示出较大的值. 由于n₂值为负数, PSB是自散焦材料. 表明PSB具有较强的三阶非线性光学性能, 有较大的应用前景. 用量子化学计算的方法对其电子结构, 前线分子轨道, χ⁽³⁾进行了理论计算, 并讨论了之间的关系.     

四磺化酞菁氧钒自组装膜的三阶非线性光学性能研究

为提高金属酞菁膜的三阶非线性光学性质,采用静电自组装技术制备出了包含阴离子四磺化酞菁氧钒(VOTsPc)和阳离子聚乙烯亚胺(PEI)交替层的复合薄膜.通过紫外-可见光谱仪表征了VOTsPc/PEI交替多层组装体的组装过程,结果表明组装过程为有规律的连续吸收过程.利用原子力显微镜技术研究了VOTsPc/PEI薄膜的表面形貌,结果表明膜表面是光滑的、均匀的;膜表面紧密堆积了纳米级颗粒,平均粒径为75 nm,平均表面粗糙度为4.406 nm.使用调Q倍频ns/ps Nd∶YAG脉冲激光系统,在输出激光波长为532 nm,脉冲宽度为4 ns条件下,通过Z-扫描测试研究了组装膜的三阶非线性光学性质.通过对实验数据的模拟和计算,30-双层VOTsPc/PEI膜的非线性极化率n2和非线性吸收系数β值分别为4.87×10-6esu和1.2×10-5m/W,三阶非线性极化率χ(3)值为1.57×10-6esu.VOTsPc/PEI膜显示出较强的非线性反饱和吸收性能,具有广阔的应用前景.     

4,5-二(2′,4′-二硝基苯硫基)-1,3-二硫杂环戊烯2-酮的合成、晶体结构及其激光倍频性质

首次合成了具有激光倍频性质的BNPT-DTO,并测定了结构.BNPT-DTO是电子给体-受体型手性分子,它的两个苯环几乎与二硫杂环戊烯的平面垂直,用1064nm YAG:Nd激光照射晶体产生532nm的倍频光,其强度与KDP的倍频光强度相当.     

基于二茂铁的两个查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

二茂铁是合成新颖有机功能材料的基本单元之一。 本文设计并合成了两个基于二茂铁的同分异构查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(噻吩-2-基)丙烯酮(a)和1-二茂铁基-3-(噻吩-3-基)丙烯酮(b)。 采用超快激光Z-扫描技术(脉宽180 fs,波长532 nm)测定了化合物a和b的三阶非线性光学性质。 结果表明,化合物a吸收系数β=-2.1×10^-12 m/W,折射率n₂=1.9×10^-19 m²/W,分子超极化率γ=5.37×10^-32 esu;化合物b:β=-1.2×10^-13 m/W,n₂=2.0×10^-19 m²/W,γ=4.48×10^-32 esu。 说明在飞秒激光激发下,电荷转移能够在化合物a和b分子内部快速进行,二者均具有优异的超快三阶非线性光学响应。 在B3LYP/6-311+G(d,p)理论水平下,计算了化合物a和b分子轨道能量、极化率和各基团在前线分子轨道中的占有率。 理论计算结果显示,二茂铁基团在化合物a和b前线分子轨道中占有率分别为97%和98%,对两化合物的非线性光学性能起主导作用。     

掺杂CuInS2纳米晶玻璃的三阶非线性光学性质

采用溶胶-凝胶法结合气氛控制制备了CuInS2纳米晶玻璃. 利用X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对CuInS2纳米晶在玻璃中的形貌和微结构进行了表征, 并利用飞秒Z扫描技术对该玻璃的三阶非线性光学性质进行了研究. 结果表明, 在钠硼硅玻璃中形成了尺寸分布为10 nm左右的均一的CuInS2四方晶系纳米晶. 该玻璃体现出优良的三阶非线性光学性能, 其三阶非线性光学折射率γ、吸收系数β和极化率χ(3)分别为8.57×10-16 m2/W, 3.74×10-8 m/W和1.95×10-17 m2/V2.     

{Mo102}型纳米多孔无机富勒烯衍生物的合成、表征及三阶非线性光学性质

在室温酸性条件下, 利用高负电性的表面分布有20个{Mo9O9}型纳米孔道的无机富勒烯囊状阴离子[{(MoⅥ)Mo5ⅥO21(H2O)6}12{Mo2ⅤO4(SO4)}30]72-与胍基乙酸反应, 得到了表面分布有20个{Mo6O6}型纳米孔道的由102个Mo及氧原子组成的[{(Mo)Mo5O21(H2O)4SO4}12{MoⅤO(H2O)}30]12-小无机富勒烯囊状阴离子. 通过单晶X射线衍射、元素分析、FTIR、UV-Vis、TG-DTA、ESR等手段对其进行了表征. 该化合物属于三斜晶系, P1空间群, 晶胞参数a=2.5377(5) nm, b=2.5932(5) nm, c=3.9547(8) nm, α =83.58(3) °, β=86.15(3) °, γ=75.55(3) °, V=25.023(9) nm3. 利用脉冲时间为5 ns的532 nm激光通过Z-扫描实验得到该化合物的三阶非线性折射率γ=-3.29×10-18 m2/W, 三阶非线性极化率χ(3)=-1.04×10-23 m2·V-2, 表明该化合物具有较强的自散焦三阶非线性光学效应.     

手性锌卟啉的非线性光学性质及对咪唑类客体分子识别的构象研究

在纳秒(ns)领域中，利用Z-扫描技术测定了Zn(o-BocTyr)TAPP(主体1)和Zn(p-BocTyr)TAPP(主体2)两种手性锌卟啉的三阶非线性光学性质以及对咪唑类客体的分子识别行为的构象研究. 结果表明，(1) 两种手性锌卟啉都具有反饱和吸收效应和自散焦效应；(2) 由于两种主体中侧链位置的差异，造成两种主体分子极化程度的不同，主体1具有较大的三阶非线性折射率(n2)值；(3) 主体1中侧链苯环与卟啉环之间存在一定的相互作用；(4) 分子识别出现了配位方向的选择性，客体咪唑(Im)与主体1侧链中的苯环能够形成π-π相互作用，选择从有侧链一方配位于主体1，而2-甲基咪唑(2-MeIm)选择从没有侧链一方进攻主体1，但对于主体2，则没有出现配位方向的选择性.     

Nonlinear studies of acid fuchsin dye in liquid and solid media

Solid-state dye-doped polymers are attractive alternative to the conventional liquid dye solutions. In this paper, nonlinear properties of the dye Acid Fuchsin has been studied. The third-order nonlinear optical properties of Acid Fuchsin dye in 1-butanol and dye-doped polymer film were measured by the Z-scan technique using 532 nm diode pumped Nd:Yag laser. This material exhibits negative optical nonlinearity. The dye at 0.4 mM concentration exhibited nonlinear refractive coefficient (n(2)=-8.72 x 10(-8) and -10.308 x 10(-8) (cm(2)/W) in liquid and solid media, respectively), nonlinear absorption coefficient (beta=-7.69 x 10(-4) and -8.294 x 10(-4)cm/W in liquid and solid media, respectively) and susceptibility (chi(3)=4.33 x 10(-6) and 5.13 x 10(-5)esu in liquid and solid media, respectively). These results show that Acid Fuchsin dye has potential applications in nonlinear optics.     

2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的合成、理论计算及超快三阶非线性光学响应

合成了一个供体-受体(D-A)型含芘萘啶衍生物2-(芘-1-基)-1,8-萘啶(PN)。 通过核磁共振波谱(NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、液-质联用仪(LC-MS)表征了其结构。 通过电子光谱和Z-扫描技术方法分别研究了化合物PN的线性光学性质和三阶非线性光学吸收,采用综合热分析方法测定了它的热稳定性。 结果表明,在532 nm、180 fs条件下,PN的三阶非线性吸收行为为反饱和吸收,其吸收系数为β=9.0×10^-14 m/W,显示出超快三阶非线性光学响应。 运用密度泛函理论方法计算了分子轨道能量、极化率和超极化率,结果表明电子转移能够在分子内部进行。 2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的紫外光谱在450 nm以上无吸收,在非线性光学吸收、激光防护、吸收型光开关或双稳器件等方面可作备选材料。     

Third-order nonlinear optical studies of newly synthesized polyoxadiazoles containing 3,4-dialkoxythiophenes

The third-order nonlinear optical properties of newly synthesized soluble polyoxadiazoles containing 3,4-dialkoxythiophenes were investigated by using Z-scan and degenerate four-wave mixing (DFWM) techniques. The measurements were performed at 532 nm with 7 ns pulses from a Nd:YAG laser. We found a good agreement between the values of χ⁽³⁾ determined from both the experiments. Z-scan results indicate a negative nonlinear refractive index, n₂, whose magnitude is of the order of 10⁻¹⁰ esu for all the copolymers. The variation of nonlinear response among the copolymers clearly indicates the dependence of χ⁽³⁾ on donor and acceptor type of units present in these copolymers. The copolymers exhibit strong reverse saturable absorption and good optical limiting properties at 532 nm.