1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮的合成和三阶非线性光学性质研究

合成1种查尔酮衍生物1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮(PBTAK),经IR,1 H NMR,13C NMR和HR-MS对其结构进行表征.采用4f相位相干成像技术测定了它的三阶非线性光学性质并确定了相关参数:脉宽为4nm,激光波长为460nm,非线性吸收系数β=0.23×10~(-9) m/W,非线性折射率n2=-0.50×10~(-16) m~2/W,三阶非线性极化率χ~((3))=9.37×10~(-21) C;同时测定了紫外光谱、荧光光谱和DSC曲线.运用密度泛函方法计算了PBTAK的分子轨道能量和极化率,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.     

新型同分异构芘基查尔酮的理论研究和超快三阶非线性光学响应

合成了3个新型同分异构芘基查尔酮:1-(芘-1-基)-3-(吡啶-2-基)-2-丙烯-1-酮(3a)、1-(芘-1-基)-3-(吡啶-3-基)-2-丙烯-1-酮(3b)和1-(芘-1-基)-3-(吡啶-4-基)-2-丙烯-1-酮(3c)。 通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和液-质联用仪(LC-MS)等技术手段表征3个化合物的结构、热稳定性和线性光学性质和三阶非线性光学吸收性能。 结果表明,在532 nm和180 fs条件下,化合物3a-3c均表现出超快三阶非线性光学响应,化合物3c的非线性吸收系数分别是化合物3b和3a的1.14和2.67倍。 运用密度泛函理论方法计算了化合物3a-3c的非线性光学性质及其电子性质,结果表明,化合物3c分子具有最大的静态第一超极化率(β₀)(2830.9 a.u.),并具有最小的最高占据分子轨道(HOMO)-最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙(3.11 eV)和最小的跃迁能(ΔE)(2.67 eV),这与N原子在吡啶环上的位置有关;分子内部均存在电荷转移现象。 3个化合物的紫外-可见光谱在450 nm以上无吸收,有良好的热稳定性,在激光防护方面有应用前景。     

1-(芘-1-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮的合成及三阶非线性光学性质

合成了一种新的有机非线性光学(NLO)材料1-(芘-1-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(PMPAK),通过¹H NMR、IR、HR-MS和元素分析表征其结构。 以Nd:YAG-Laser System作为光源,激光波长450 nm,脉冲宽度4 ns(FWHM),采用4f相位相干成像技术测定了PMPAK的三阶NLO性质并确定了相关参数:非线性折射率n₂=-1.84×10^-16 m²/W,非线性吸收系数β=2.53×10^-9 m/W,非线性极化率χ⁽³⁾=1.137×10^-10 esu。     

1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基类复合物在不同波长下的三阶非线性光学性质

合成了两种新的金属双噻吩类复合物:(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-金(BTEAADT)和(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-镍(BTEANDT).采用Z扫描方法,在皮秒脉冲下,分别测试了两种材料的乙腈溶液在532和1064nm的三阶非线性光学特性.Z扫描的结果表明,BTEAADT的乙腈溶液在532nm具有反饱和吸收效应,在1064nm非线性吸收效应可以忽略且在两种波长都有自散焦效应,三阶非线性折射率为负值.BTEANDT的乙腈溶液在532nm非线性吸收效应可以忽略,在1064nm具有饱和吸收效应且在两种波长都有自聚焦效应,三阶非线性折射率为正值.分析了造成这种差异的原因.经过计算得到了两种材料在532和1064nm的三阶非线性折射率,三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率.BETAADT的非线性折射率在532nm为-1.685×10-18m2·W-1,在1064nm为-1.459×10-18m2·W-1;BTEANDT的非线性折射率在532nm为1.452×10-18m2·W-1,在1064nm为7.311×10-18m2·W-1.两种材料的三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率的数量级分别是10-11m·W-1,10-13esu和10-31esu.结果表明这两种材料在非线性光学领域有潜在的应用价值.     

4个芘基查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

本文合成了4个D-A-π-D型芘基查尔酮衍生物:1-(芘-1-基)-3-(3,4-二甲氧基苯基)丙烯酮(3a)、1-(芘-1-基)-3-(3,4,5-三甲氧基苯基)丙烯酮(3b)、1-(芘-1-基)-3-(3,5-二甲氧基苯基)丙烯酮(3c)及1-(芘-1-基)-3-(2,4-二甲氧基苯基)丙烯酮(3d).采用差示扫描量热法测定了它们的DSC/TG曲线.通过紫外光谱、荧光光谱和Z-扫描技术方法分别研究了它们的线性光学性质和三阶非线性光学吸收.实验表明,在532 nm和180 fs条件下,化合物3a-3d均表现出超快三阶非线性光学响应,化合物3b的非线性吸收系数分别是化合物3a, 3c和3d的11,1.2和12.8倍.运用密度泛函理论方法计算了化合物3a-3d的非线性光学性质及其电子性质,结果表明化合物3b具有最大极化率(6.42×10~(-39) C~2·m~2·J~(-1))和超极化率(6.48×10~(-50) C~3·m~3·J~(-2)),并具有最小的E_(gap)(3.166 0 eV)和跃迁能ΔE(2.844 2 eV),这与苯环上连的三甲氧基有关,且化合物3a-3d内部均存在电荷转移现象.     

新型水溶性萘啶基荧光材料的制备及性能研究

本文制备得到一种新型萘啶基的水溶性光致发光聚合物:聚丙烯酸(PAA)-2-苄氨基-7-甲基-1,8-萘啶,PAA₅-PAMN₂(PAMN是2-phenmethy-lamino-7-methyl-1,8-naphthyridine的缩写),经光谱分析和密度泛函理论计算,研究了化合物的结构和组成.这种聚合物在酸性和碱性条件下呈现最大的吸收波长分别为364和342 nm.Zn(OAc)₂的加入致使PAA₅-PAMN₂水溶液的荧光猝灭,而当OAc^-改变为NO₃^-时,在荧光强度不断降低的同时,由于NO₃^-离子的配位使最大发射波长从410 nm蓝移到400 nm.Na⁺+离子对其没有明显的荧光猝灭效应.     

新型D-π-A芘基查尔酮衍生物的合成与超快光学吸收响应

设计并合成了两种新型查尔酮衍生物1-(2,5-二甲氧基苯基)-3-(芘-1-基)丙烯酮（a）和1-(3,4-二甲氧基苯基)-3-(芘-1-基)丙烯酮（b）,其结构经IR, ¹HNMR, ¹³CNMR, LC-MS等表征。测定了化合物的紫外(UV-Vis)和荧光(FL)谱图,并对a和b进行了理论计算和热特性研究。在B3LYP/6-311+G(d,p)理论水平上对化合物a和b进行了结构优化。前线轨道分析表明：a和b分子的能隙分别为3.24 eV和3.08eV,存在分子内电荷转移现象。飞秒Z-扫描结果显示：a和b在515 nm和532 nm处表现出反饱和吸收与超快光学响应。热性能、理论计算和非线性吸收实验结果一致表明：化合物a和b在非线性光学领域有潜在应用前景。      

芳香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2种新的具有潜在应用价值的非线性光学(NLO)有机材料芳香查尔酮衍生物1-(呋喃-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(1)和1-(噻吩-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(2),并对其进行了NMR、IR和HR-MS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性质并确定了相关参数:脉冲宽度4 nm,激光波长440 nm,化合物1:非线性吸收系数β=5.5×10^-10 m/W,非线性折射系数n₂=-2.1×10^-17 m²/W,三阶非线性极化率χ⁽³⁾=1.58×10^-11 esu;化合物2:β=-2.4×10^-10 m/W,n₂=0.3×10^-17 m²/W,χ⁽³⁾=0.50×10^-11 esu;并测定了紫外光谱和DSC曲线。 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,说明比较易于极化,展示了良好的非线性光学性质。     

1-二茂铁基-3-[(9-乙基)咔唑-3-基]丙烯酮的合成及三阶非线性光学性质

合成了一个新的非线性光学(NLO)有机材料1-二茂铁基-3-[(9-乙基)咔唑-3-基]丙烯酮(FCAK),并通过NMR、IR、MS和元素分析等技术手段进行了表征。 采用粉末Nd∶YAG激光技术测定了标题化合物的三阶非线性光学性质并确定了相关参数。 激光脉冲为4 ns时,非线性折射率n₂=-3.5×10^-18 m²/W,非线性吸收系数β=-2.7×10^-11 m/W,三阶非线性极化率χ⁽³⁾=2.04×10^-12 esu,三阶非线性分子超极化率γ=1.1×10^-30 esu。 激光脉冲为21 ps时,n₂=0.55×10^-18 m²/W,β=-0.6×10^-11 m/W,χ⁽³⁾=3.4×10^-13 esu,γ=0.13×10^-30 esu。     

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。     

三联噻吩基查尔酮衍生物的线性光学性质和超快非线性光学响应北大核心CSCD

以α-三联噻吩甲醛为原料,与3种二氯苯乙酮发生Claisen-Schmidt缩合反应,合成了3种含有三联噻吩基的查尔酮衍生物:1-(α-三联噻吩-2-基)-3-(2,4-二氯苯基)丙烯酮(a)、1-(2,5-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(b)和1-(3,4-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(c)。借助核磁共振波谱仪(^(1)H NMR、^(13)C NMR)和液-质联用谱仪(LC-MS)对其结构进行了表征;采用Z-扫描技术(600 nm,180 fs)测定了3个化合物的非线性光学吸收性能;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了它们的极化率(α_(0))、静态第一超极化率(β_(0))、振子强度(f_(0))、跃迁能(ΔE)、基态和最主要激发态之间的偶极矩差(Δμ)、最主要激发态的主要组成、最高占据分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙,同时测定了它们的线性光学性质。结果表明,化合物c的紫外吸收波长、荧光发射波长、热稳定性、极化率均最大;化合物a—c均存在分子内电荷转移现象,非线性吸收均为双光子吸收,化合物a、b还有五阶非线性吸收,它们均表现出超快非线性光学响应,可作非线性光学研究备选材料。     

同、异双核卟啉-Salen型金属配合物的合成及非线性光学性质

设计合成了两种新型卟啉-Salen型配体5-(3-氨基-4-(3,5-二叔丁基水杨醛基)-氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(1)和5-(N,N'-二(3,5-二叔丁基水杨醛基)-3,4-二氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(2)及其同、异双核金属配合物和单金属核配合物.采用氢核磁共振(1H NHR)谱、电喷雾质谱(ESI-MS)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和紫外-可见(UV-Vis)光谱等手段对各目标化合物进行了表征.用Z扫描技术研究了配体及其金属配合物的三阶非线性光学性质.实验结果表明:配体1和配体2具有相似的光学特征,均具有反饱和吸收的特性和自散焦效应;当不同的金属离子嵌入配体形成单、双核金属配合物后,分子的极性发生改变,他们的光学特性均受到影响.     

芘基查尔酮的合成及三阶非线性光学性质

合成了一种新的具有潜在应用价值的非线性光学(NLO)有机材料1-(芘-1-基)-3-(4-二甲氨基苯基)丙烯酮(PMAK),并通过 NMR、IR、MS和元素分析等技术手段进行了表征。 采用溶液Nd:YAG激光技术测定了PMAK的三阶非线性光学性质并确定了相关参数。 纳秒实验结果:折射率n₂=-3.5×10^-17 m²/W,吸收系数β=7.0×10^-10 m/W,极化率χ⁽³⁾=2.54×10^-11 esu,分子超极化率γ=3.44×10^-30 esu;皮秒实验结果:n₂=-2.8×10^-18 m²/W,β=8.3×10^-11 m/W,χ⁽³⁾=2.49×10^-12 esu,γ=3.33×10^-31 esu。     

二茂铁基查尔酮衍生物的超快三阶非线性光学响应

合成三例二茂铁基查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(5-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(1)、1-二茂铁基-3-(4-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(2)和1-二茂铁基-3-(5-氯噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(3);采用1H NMR、13C NMR和HR-MS对化合物1～3进行了结构表征,并测定了其热学性质;运用密度泛函理论方法进行结构优化,并计算得到了它们的分子轨道能量和极化率;采用紫外-可见吸收光谱与Z-扫描技术(532nm,180fs)分别测定了三种化合物的线性和非线性光学性质。结果表明,化合物1～3的紫外吸收波长发生明显红移,且1的非线性吸收幅度、极化率和分子超极化率最大; 1、2和3均存在分子内电荷转移现象,表现出超快三阶非线性光学响应。     

含多甲氧基芳香基双查尔酮的合成、表征及光热性能

通过克莱森-施密特（Claisen-Schmidt）反应合成了一种新型双查尔酮衍生物1，4-二［3-（3，4，5-三甲氧基苯基）-2-丙烯酰基］苯（BTAB）。该化合物的结构通过核磁共振波谱仪（NMR）和质谱等技术手段得到确认。采用热综合分析方法测定了DSC／TG曲线，发现该化合物的熔点为230.6℃，热稳定性良好。测定了该化合物的紫外光谱和荧光光谱，λ_max／UV＝357.5 nm，λ_max／EM＝541 nm，表现出较大的紫外吸收波长和荧光发射波长。采用密度泛函理论方法计算获得了BTAB分子的最高占据轨道与最低空轨道能量和极化率，从前线分子轨道组成图发现存在分子内电荷转移现象。用单光束Z-扫描技术获得了BTAB的非线性光学特性，其三阶非线性吸收系数β＝3.15×10^－14m／W，五阶非线性吸收系数γ＝2.7×10^－28m³／W²，属于双光子吸收诱导激发态吸收。BTAB作为一种有用的非线性光学（NLO）候选材料具有潜在应用前景。