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。     

1-二茂铁基-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。     

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。     

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。     

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。     

苯乙烯基噻吩单体及对应的聚脲烷的合成及其非线性光学性能

一种新型的反式-7-[4-N,N-二(β-羟基乙基胺基苯)]-3,5-二硝基乙烯基-噻吩(HBDT)单体分子及对应的预聚物和聚脲烷被合成和表征.由于噻吩环的电子去局域化能量低于苯环,在受授有机共轭化合物中噻吩环比苯环表现出更有效的共轭和更高的非线性,同时也能使目标分子保持好的光、热稳定性.该单体分子及其对应的聚脲烷在普通有机溶剂中具有良好的可溶性,聚脲烷膜具有好的热稳定性.制备了高质量的聚脲烷膜并进行了电晕极化.单体在甲醇中的紫外可见吸收峰(530nm)与对应未经电晕极化聚脲烷膜的吸收峰基本上没有改变.通过溶剂变色法及简并四波混频(DFWM)法测试了单体的二阶和三阶非线性极化率,其β_μ,χ⁽³⁾和γ值分别为8.443×10^-45esu,1.016×10^-12esu(c=3.96×10^-3mol/L),3.93×10^-32esu.     

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.     

取代基结构对聚[(3-烷基)噻吩-2,5]-取代苯甲烯衍生物三阶非线性光学性能的影响

采用3-烷基噻吩与对硝基苯甲醛和对二甲氨基苯甲醛的聚合反应得到了5种聚(3-烷基)噻吩取代苯甲烯衍生物:聚(3-丁基)噻吩对硝基苯甲烯(PBTNBQ)、聚(3-己基)噻吩对硝基苯甲烯(PHTNBQ)、聚(3-丁基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(PBTDMABQ)、聚(3-己基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(PHTDMABQ)和聚(3-辛基)噻吩对二甲氨基苯甲烯(POTDMABQ).计算其光学禁带宽度分别为PBTNBQ(1.82eV),PHTNBQ(1.85eV),PBTDMABQ(1.71eV),PHTDMABQ(1.78eV)和POTDMABQ(1.67eV).利用简并四波混频技术测量了5种聚合物薄膜的三阶非线性极化率,分别为1.74×10^-8,1.82×10^-8,5.62×10^-9,8.64×10^-9和1.22×10^-8esu,均具有较大的三阶非线性光学性能.针对取代基结构对聚(3-烷基)噻吩取代苯甲烯衍生物的三阶非线性光学性能的影响从分子内极化程度和主链电子的离域程度两个方面进行了讨论.     

N+离子注入聚对苯乙炔衍生物的非线性光学性能

以对甲氧基苯酚和溴代异戊烷为原料,用脱氯化氢反应制备可溶性聚[2-甲氧基-5-(3'-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB-PPV),通过核磁氢谱(1HNMR)和红外光谱(FTIR)对产物分子的结构进行表征.用能量为15keV、剂量为3.8×1015～9.6×1016ions/cm2的氮正离子(N+)对MMB-PPV薄膜进行注入改性.紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)显示,注入离子在MMB-PPV薄膜内部引入杂质能级,破坏了分子的共轭结构.随着注入剂量增加,吸收边逐渐向长波方向移动,且分子激发态和基态间的光学带隙由2.12eV减小至1.81eV.用简并四波混频(DFWM)技术研究了离子注入MMB-PPV薄膜的三阶非线性光学性能.结果表明,未注入薄膜的三阶非线性极化率(χ(3))值为7.1×10-10esu,随着注入剂量的增加,χ(3)值逐渐增大,当注入剂量达到3.8×1016ions/cm2时,χ(3)值提高到9.3×10-9esu,继续增加注入剂量,χ(3)值开始下降,当注入剂量为9.6×1016ions/cm2时,χ(3)值降低到1.5×10-10esu.对离子注入MMB-PPV薄膜χ(3)值变化的机理进行了探讨.     

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.     

新型非线性光学杂化材料结构与性能的研究

由硅烷染料ASD与钛酸四正丁酯在酸性条件下共水解、缩合得到杂化材料,利用透射电镜(TEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)进行分析,结果表明,杂化溶胶粒子是由硅和钛的化合物组成的球形纳米粒子.由一维刚性取向气体模型计算杂化材料膜再极化后的二阶非线性光学系数χ⁽²⁾为1.43×10^-7esu.差示扫描量热法(DSC)测得杂化材料的玻璃化温度可达469K;用紫外-可见光谱对杂化膜在极化前后的取向及取向稳定性进行了研究.用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)研究了材料在极化过程中的结晶行为和微观结构对生色团取向稳定性的影响,初次在这种极化后的膜中观察到了介观结构.     

硝基取代亚酞菁衍生物的电子光谱和非线性光学性质的理论研究

在AM₁方法优化的几何结构基础上,用INDO/CI-SOS方法深入探讨亚酞菁(C₂₄H₁₂B₁Cl₁N₆)的硝基取代对体系的电子光谱和二阶非线性光学性质的影响.结果表明,吸电子取代基和取代基的共轭链的增长对亚酞菁的分子结构和电子光谱的最大吸收峰影响很小,但对非线性光学性质都有较大影响,随着共轭链的增长,二阶非线性光学系数大幅度增强.未被取代的亚酞菁的β₀计算值与实验值十分相符,分别为-0.73×10^-28和-0.70×10^-28esu,共轭链最长的硝基取代化合物β₀值增大到-1.47×10^-28esu,增加约近1倍.     

Synthesis, structure and non-linear optical property of a copper(II) thiocyanate three-dimensional supramolecular compound

A novel copper(II) thiocyanate complex [Cu(im)₂(NCS)₂] 1 (im=imidazole) has been prepared and characterized by spectroscopic analysis and crystallographic method. This supramolecular compound exhibits a three-dimensional solid state structure constituted by N–HS hydrogen bonds and π–π stacking interactions. The compound in DMF solutions has a very strong third-order non-linear optical (NLO) behavior with absorption coefficient and refractive index ₂=1.18×10⁻¹¹ mw⁻¹, n₂=−9.00×10⁻¹⁶ m²w⁻¹, respectively, and third-order NLO susceptibility χ⁽³⁾ of 7.00×10⁻¹⁰ esu.     

溶液中钪与草酸离子的配位作用

提钪工艺中常使草酸钪溶于过量草酸铵溶液中。但文献中有关钪与草酸离子配位作用的报导甚少。等用分光光度法测定了ScC₂O₄⁺配离子的稳定常数,而J·Stary则用分配法测定了SC(C₂O₄)₃^3-配离子的稳定常数,这些工作都没有对溶液中可能生成各级配离子进行研究。     

Third-order Optical Nonlinearities of a Series of Compounds Derived from a Keplerate Type Molybdenum-oxide-based Polyoxometalate

Abstract By reacting the unique Keplerate type molybdenum-oxide based polyoxometalate （NH4）42·[MoI320372·（CH3COO）30（H2O）y2]·ca.300H2·ca. 10CH3COONH4（1） with tetramethylammonium bromide, a new derivative （NH4）26[TMA]16{MoI32O372（H2O）72（CH3COO）30}·ca.7NH4CH3COO·ca.189H2O（2, TMA=tetramethylammonium） was prepared. Compound 2 was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）, UV-Vis, elemental and thermogravimetric analyses. By the well-established Z-scan technique, investigations on the nonlinear opti- cal（NLO） properties of the series of compounds derived from the Keplerate type molybdenum-oxide-based poly- oxometalate, namely, the newly prepared compound 2, the three previously reported compounds, included compound 1, （NH4hs（TBA）24{Mo132O372（H2O）72（CH3COO）30}·ca.7NH4CH3COO·ca. 173H2O（3, TBA=tetrabutylammonium） and （DODA）40（NH4）2[（H2O）nMo132O372（CH3COO）3o（H20）72]（4, DODA=dimethyldioctadecylammonium）, reveal that the third-order nonlinearity[x（3）] values of compounds 1, 2 and 3 in the DMF/H2O solution and compound 4 in chloro- form are almost the same, which indicates that the counter cations with different length of alkyl chains show ignora- ble impacts on the NLO susceptibility. In other words, the remarkable third-order nonlinearities[x（3）≈10 19 m2/V2] mainly come from the [MoI32O372（CH3COO）30（H2O）72]42 anions. This fact reveals that the applications of the NLO active polyoxometalates in various environments（such as hydrophilic, hydrophobic, polar, apolar, etc.） can be achieved by simply varying cations to meet the demands in the design of diverse devices. Keywords Keplerate type polyoxometalate; Nonlinear optical property; Z-Scan technique; Self-defocusing; Reverse saturable absorption     

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。