硫化铅超微粒的制备及量子尺寸效应研究

通常表现明显能级量子化的超微粒结构被称作量子点,由于大而快的三阶非线性光学响应,这种材料很可能用于光计算机的开关、信号转换、信息存贮、运算等功能元件,实验表明,PbS超微粒表现出很强的三阶光学非线性响应。 我们用两种方法合成了3种PbS超微粒溶胶,测定了3种胶体粒子的粒度及紫外-可见     

三氧化铬超微粒的制备与表征

我们曾首次报道了Fe_2O_3超微粒溶胶具有大的三阶光学非线性响应,其X~((3))值与商品用的掺杂CdS_(1-x)Se玻璃相近,并对其产生机制进行了初步研究.本文用微乳液法制备了经十二烷基苯磺酸钠(DBS)和硬脂酸(ST)表面修饰的Cr_2O_3超微粒,并用TEM、IR、XPS及紫外可见吸收光谱进行了表征.     

硫化物半导体超微粒量子尺寸效应的光谱研究

用胶体化学方法在水溶液中制备了纳米硫尺寸硫化物半导体超微粒(CdS、ZnS、PbS、及Bi₂S₃),并用TEM测得超微粒颗粒尺寸小于10nm.本文详细研究了这些硫化物半导体超微粒的量子尺寸效应和光学性质以及制备过程中颗粒形成的化学环境与条件参数的影响。可以观察到它们收光谱及喇曼光谱(CdS)的明显变化。采用合适的表面修饰剂和稳定剂、将溶液的pH控制在适当的范围以及金属离子的过量等,都可使超微粒的吸收光谱明显蓝移并出现结构峰。对于CdS超微粒,其特征共振喇曼峰逐渐减弱直至最后消失。这些都表明了硫化物半导体超微粒尺寸逐渐减小而呈现出明显的量子尺寸效应。     

有机共晶非线性光学材料及应用研究进展

随着二次谐波(SHG)和双光子吸收(TPA)的产生,有机非线性光学(NLO)材料近十年来在激光频率转换、生物成像、微纳加工、光限幅以及太赫兹波(THz)等领域发挥越来越重要的应用,引起了广泛兴趣.迄今为止,报道的绝大多数有机非线性光学活性材料为单一组分,它们化学合成繁琐、实验条件苛刻且难以打破单一组分固有属性的限制.而复合材料可通过共混、掺杂、共结晶等简易形式迅速地拓宽新材料种类,通过一种分子以上基于分子间非共价相互作用的有机共晶已在很大程度上朝着调节和修改分子固体的物理化学性质的方向发展.然而,目前国内外并没有关于有机共晶在非线性光学领域中的系统性总结与介绍.本综述首先介绍二阶、三阶非线性光学性能参数及其测试方法;接着,介绍共晶材料在该领域的最新研究进展,包括材料的种类、制备方法、产生光学非线性效应的机理等;其次,讨论共晶非线性光学材料潜在的应用;最后,对该领域的发展提供了一些展望,希望能为有机共晶与非线性光学领域的同行研究者们提供一定的借鉴参考.     

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。     

吩噻嗪侧环取代衍生物的二阶非线性光学性质的ZINDO-SOS研究

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β_ijk、β_μ的程序,研究了各种吩噻嗪侧环取代衍生物的结构和二阶非线性光学性质,结论是侧环上推、拉电子取代基(不太弱)对增大二阶光学非线性都有利,扩大共轭范围也对增大二阶光学非线性有利,并对上述结果在微观上给予了解释。     

二到七环多苯稠合物的三阶非线性光学效应的理论 研究

利用含组态相互作用的INDO－SDCI和态求和(SOS)方法,计算二到七环的稠合多苯化合物的三种不同物理过程的频率相关的三阶非线性光学系数。讨论不同光物理过程的色散行为及π电子离域程度对非线性光学效应的影响,同时给出计算简并四波混合(DFWM)的非线性光学系数的具体表达式。计算结果表明,三阶非线性光学系数随着环沿一维方向扩展而急剧增加,π-π^*电荷转移对多苯稠合物的三阶非线性极化率起主要贡献。     

N-取代吩噻嗪衍生物分子的结构和二阶非线性光学性质的理论研究

在ZINDO方法基础上, 按完全态求和(SOS)公式, 编制了计算分子二阶非线性光学系数βijk的程序。研究了各种取代基在吩噻嗪的氮上取代后衍生物的结构和二阶非线性光学系数。结论是N上取代推电子基对增大二阶光学非线性有利, N上取代吸电子基对增大二阶光学非线性不利。扩大共轭范围对增大二阶光学非线性有利。对上述结果在微观上给予了解释。     

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。     

异氰酸酯交联的环氧树脂基二阶非线性光学聚合物

通过双酚A 二 (缩水甘油醚 )与苯胺的逐步聚合反应合成环氧树脂类先驱聚合物BPAN ,进一步通过先驱聚合物的后重氮偶合反应 ,制备了侧链带偶氮生色团的二阶非线性光学聚合物BPAN 1A NT .将BPAN 1A NT与适当量的异氰酸酯交联剂M2 0S混合 ,得到了双组分非线性光学聚合物体系BPAN 1A NT M2 0S .该体系在电场极化的同时可发生交联固化 ,极化后其二阶非线性光学系数高达 10 5 2pm v(λ =1 0 6 4 μm) ,同时还具有很好的极化偶极取向稳定性 ,2 0 0℃时的非线性光学系数仍可维持在初始的 80 %以上 .上述双组分非线性光学聚合物材料 (BPAN 1A NT M2 0S)同时具有高二阶非线性光学系数和高极化偶极取向稳定温度 ,可以预期 ,在聚合物电光调制器、光开关等器件中将有很好的应用前景 .     

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.     

两个新颖原子簇化合物的合成及三价非线性光学吸收性质

通过低热固相反应,我们合成了蝶型簇合物[MoOS~3Cu~2(PPh~3)~2(Py)~2](1),该簇合物与PPh~3反应,可以得到另一个新的簇合物[MoOS~3Cu~2(PPh~3)~3(Ph)](2)。使用Z-扫描方法测试这两个化合物的三阶非线性光学性质,发现它们都有较强的非线性光学吸收性质,非线性光学吸收系数分别是1.5×10^-^1^1mW^-^1和3.3×10^-^1^0mW^-^1。     

硫化镉量子点的合成及其光限幅效应

采用胶体化学法制备了四种表面修饰有不同有机功能团的CdS量子点(QDs),利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、光致发光(PL)光谱、开孔Z扫描技术分别研究了四种CdS样品的线性光学和非线性光学性能.结果表明:颗粒大小、表面形貌和缺陷浓度是影响CdS QDs非线性光学性能的主要因素.     

偶氮苯侧链结构对聚丙烯酸酯三阶非线性光学性能影响

设计合成了一系列含偶氮苯非线性生色团的丙烯酸酯,并采用溶液聚合法合成了功能化的聚丙烯酸酯,利用FTIR、NMR、UV等对化合物的结构进行了表征,证实得到了指定结构的化合物.利用Z扫描技术对合成的聚丙烯酸酯的非线性光学性能进行了研究,通过对聚合物的非线性光学吸收拟合,计算得到非线性吸收系数β和三阶非线性系数χ(3),并探讨了取代基生色团分子结构与高分子三阶非线性光学性能的关系,结果显示增大侧链生色团π电子离域长度或强DπA(推拉基团)结构均可有效提高聚合物的三阶非线性光学性能.     

BeQ2衍生物中金属配体间相互作用对前线分子轨道和非线性光学性质影响的理论研究

采用从头算HF及密度泛函理论(DFT)B3LYP方法对8-羟基喹啉铍(BeQ2)及其取代衍生物Be(MQ)2,Be(CNQ)2的稳定结构及结合能进行计算.在此基础上,系统分析了前线分子轨道组成及体系非线性光学系数的变化.计算结果表明,金属-配体间的相互作用使非线性光学系数增大,且γ比β增大得多;CH3和CN的推拉电子取代均使结合能降低,电子离域性增强,非线性光学性质得以改善.     

不同形态银纳米粒子的非线性光学特性

通过光诱导生长制备了三角形和圆盘形银纳米粒子, 并采用飞秒Z-scan技术考察了这2种形貌的银纳米粒子在800 nm光波长下的非线性光学特性. 在基态等离子漂白和自由载流子吸收等效应的作用下, 粒径为75 nm的三角形银纳米粒子的非线性透过率随激发光强的增加而呈现由饱和向反饱和非线性吸收过渡的现象; 粒径为35 nm的圆盘形银纳米粒子仅表现出反饱和吸收现象. 实验结果表明, 银纳米粒子非线性吸收过程受粒子形态调控.     

不同化学微环境PbS超微粒的制备与光谱研究

合成了一系列表面化学环境不同的PbS超微粒溶胶,用紫外-可见吸收光谱及荧光光谱对其光学性质进行了研究.实验发现,在室温下可观察到有明显的量子尺寸效应,吸收谱、发射谱及激发谱有分立峰结构;表面化学环境对超微粒的光学性质影响很大,表面包覆AOT的PbS超徽粒在1.1 μm处有宽的红外发光带,而包覆DBS时则观察不到红外发光.     

两个新颖原子簇化合物的合成及三价非线性光学吸收性质

通过低热固相反应,我们合成了蝶型簇合物[MoOS~3Cu~2(PPh~3)~2(Py)~2](1),该簇合物与PPh~3反应,可以得到另一个新的簇合物[MoOS~3Cu~2(PPh~3)~3(Ph)](2)。使用Z-扫描方法测试这两个化合物的三阶非线性光学性质,发现它们都有较强的非线性光学吸收性质,非线性光学吸收系数分别是1.5×10^-^1^1mW^-^1和3.3×10^-^1^0mW^-^1。     

基于硒化镓纳米片填充的空芯光纤超高二次谐波增强

与传统的光学晶体相比,全光纤功能器件由于和光纤系统的天然兼容性,被认为是下一代集成光学的重要研究方向,吸引了人们的广泛关注。然而,由于二氧化硅固有的中心反演对称性质,光纤中的二阶非线性光学过程仍有待探索,这在可调谐超快激光、全光信号处理、成像和光通信等商业全光纤非线性光学应用中具有重要意义。因此,我们提出了一种新的溶液填充方法,可有效地将具有高非线性的硒化镓纳米片直接沉积在长度达半米的空芯光纤(HCF)的内孔壁上。此外,采用制备的硒化镓纳米片-空芯光纤(GaSe-HCF)作为光频率转换器,其二次谐波(SHG)比嵌入MoS₂的HCF和普通HCF分别提高了2个数量级和3个数量级。我们的研究成果将拓展其它非线性材料在全光纤高端非线性光学和光电子学中的应用,并提供新的制备思路。     

对硝基二苯乙炔系列衍生物的二阶非线性光学性质的理论研究

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ的程序,研究了对硝基二苯乙炔系列衍生物的结构和非线性光学性质,考察了分子共轭链长和给电子基团对β_μ的影响.结果表明,对硝基二苯乙炔系列衍生物上连有推电子基团有利于增大二阶光学非线性,扩大共轭范围也有利于增大二阶光学非线性,但对透明性则影响不大.