双光子吸收材料二苯乙烯衍生物的合成及光谱性质

设计、合成并用红外光谱、1H NMR、元素分析表征了三种用于双光子吸收材料的二苯乙烯衍生物,4,4′-双(二苯氨基-反式-苯乙烯基)联苯(BPSBP),4,4′-双(二乙氨基-反式-苯乙烯基)联苯(BESBP)和4,4′-双(9-咔唑基-反式-苯乙烯基)联苯(BCSBP)。实验结果表明三者最强的单光子吸收出现在350～400 nm之间,且单光子吸收和荧光光谱中表现出明显的溶剂化显色效应,揭示了分子内对称电荷转移的本质,双光子荧光光谱则揭示了单光子和双光子吸收具有相同的发射机理。利用双光子上转换荧光法测试发现,三种双光子吸收材料在800 nm飞秒激光的激发下具有较大的吸收截面,分别为892,617和483 GM,这表明在双光子领域有潜在的应用价值。     

一种新合成的八极矩发色团分子单光子和双光子吸收性质的质子化效应

利用第一性原理基础上发展的一种计算方法研究质子化效应对具有1, 3, 5-三嗪核和吡咯末端基团八极矩分子三嗪的单光子和双光子吸收性质的影响. 结果表明,当三嗪被质子化时,该分子的单、双光子吸收性质发生了很大的变化. 一是出现了更多的电荷转移态,并且吸收带发生了红移;二是双光子吸收截面得到了很大的增强. 质子化效应有利于提高分子内电荷转移的强度,定性地解释了实验工作. 并提出了一种基于化合物三嗪质子化效应的双光子吸收转换开关.     

有机染料CSPI的双光子吸收和上转换荧光性质

报道了一种有机染料Trans 4 [p carbazol 9 ylstyryl] ] N methylpyridiniumiodide的线性和非线性光学性质。当用 830nm皮秒激光激发时 ,可以得到强烈的黄绿色上转换荧光 ,中心波长在 538nm附近。该染料的双光子荧光寿命为 95 .6ps。测试了该染料在 72 0～ 1 0 50nm的非线性透过率 ,并求出了该染料在上述波长时的双光子吸收截面。双光子吸收最强在 80 0nm ,吸收截面为 9.2× 1 0 - 48cm4 ·s/ photon。     

D-A型二噻吩并磷杂茂衍生物分子的双光子吸收性质

在密度泛函理论理论水平上,采用响应理论方法计算了一系列2,6-donor-acceptor二噻吩并磷杂茂衍生物分子的单、双光子吸收性质.理论计算结果表明该系列分子都具有较大的双光子吸收截面,并且分子中心的磷原子无论被氧化还是金属配合,其双光子吸收截面几乎保持不变.此外,还考虑了溶剂效应对分子光学性质的影响,研究表明分子能级发生了溶剂化蓝移,并且分子的单光子和双光子吸收性质随着溶剂极性表现出非单调变化.     

D-A型二噻吩并磷杂茂衍生物分子的双光子吸收性质

在密度泛函理论理论水平上,采用响应理论方法计算了一系列2,6-donor-acceptor 二噻吩并磷杂茂衍生物分子的单、双光子吸收性质. 理论计算结果表明该系列分子都具有较大的双光子吸收截面,并且分子中心的磷原子无论被氧化还是金属配合,其双光子吸收截面几乎保持不变. 此外,还考虑了溶剂效应对分子光学性质的影响,研究表明分子能级发生了溶剂化蓝移,并且分子的单光子和双光子吸收性质随着溶剂极性表现出非单调变化.     

一种新型有机染料HEASPS在不同波长时的双光子吸收和频率上转换性质研究

报道了一种新型双光子吸收染料 ,即反式 - 4- [4′- (N-羟乙基 - N-乙基胺基 )苯乙烯基 ]- N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的非线性光学性质 ;测试了染料在 72 0～ 110 0 nm波段的非线性透过率曲线。结果发现 :双光子吸收最强波长相对线性吸收峰波长的两倍处有明显蓝移 ;计算出的相应波长的双光子吸收截面在 930 nm处染料有最大双光子吸收截面(2 .0 6× 10 - 4 7cm4·s/ photon) ;测量了染料在 90 0～ 110 0 nm波段的上转换效率 ,在 10 2 0 nm处有最高效率 (5 .1% ) ,最高激射效率的波长相对最强双光子吸收的波长有明显红移     

单光子和双光子激发的超歧化聚合物的光谱学特性研究

研究了二种新型超歧化聚合物在氯仿和二甲基甲酰胺溶剂中的飞秒激光单光子和双光子激发的光谱学特性．这二种聚合物是以苯为核、以对二甲氧基苯为连接单元，分别以二甲基苯胺为端基或以特丁基苯为端基的超歧化共轭聚合物．结果表明这种超歧化聚合物具有较大的溶剂极性相关的飞秒双光子吸收截面，不同的端基不仅影响分子内的电荷转移，而且导致超歧化分子共轭程度的变化．作为一种潜在的光学非线性材料，利用这种大的双光子吸收截面的超歧化聚合物可实现了飞秒双光子直写的三维高密度数据存储．     

联萘基-芘衍生物结构和ECD光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论方法研究s-联萘基-芘分子结构、联萘二面角、能隙、电子的圆二色(electronic circular dichroism, ECD)光谱等性质,系统考察其溶剂效应和取代基效应.研究发现,在苯、四氯化碳、氯仿、环己烷和水五种溶剂中,s-联萘基-芘分子的结构和ECD光谱等性质均相似.然而,在氯基、甲基、羟基、甲氧基和苯基五种取代基中,苯基取代基可以调节s-联萘基-芘分子的结构和ECD光谱等性质.     

取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质影响的理论探究

双光子荧光染料分子在生物医学成像中具有广阔的应用前景,但取代效应对分子结构以及光物理性质影响的探求相对匮乏. 本文设计并研究了一系列脂滴检测染料分子,分析了分子的光学性质以及无辐射跃迁等. 通过分子内弱相互作用和电子- 空穴布居分析,阐述了其内在机理. 结果表明,所研究的分子均具有优良的光物理性能、高效荧光量子产量、大的斯托克斯位移以及显著的双光子吸收截面等. 本工作合理地解释了实验现象并阐述了取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质的影响,这为设计新型的高效有机分子提供了理论指导.     

三甲基硅、三甲基锗和三甲基锡取代的一系列芘衍生物的紫外吸收和荧光性质

被三甲基硅(Me3Si-)、三甲基锗(Me3Ge-)和三甲基锡(Me3Sn-)取代的芘衍生的紫外吸收波长和未取代的芘相比较,波长红移.一,二,三,四取代三甲基硅芘最大吸收波长红移小于10nm.荧光强度和周期按Me3SiAr＞Me3GeAr＞Me3SnAr顺序减弱.1,3,6,8-四-三甲基硅芘的荧光强度在一系列芘衍生物中是最大的.     

Two-photon Absorption Properties of 9,10-Disubstituted 2,6-Bis(p-dihexylaminostyryl)Anthracene Derivatives. Effect of 9,10-Substituents

A series of 2,6-bis(p-dihexylaminostyryl)anthracence derivatives having phenyl, styryl, and phenylethynyl groups at 9,10-positions (1−4) have been synthesized and their two-photon cross-sections were determined. Overall, the wavelengths of the longest wavelength absorption band and emission spectra increase with increase in the conjugation length and the electron withdrawing ability of the 9,10-substituents. All compounds show two-photon cross sections in the range of 740−3940 GM at 780−960 nm, which increase significantly by the donor and acceptor groups at 9,10-positions. In addition, Ph and phenylethynyl groups are better when compared to the styryl group at the 9,10-positions in terms of the two-photon action cross section. From a practical perspective, 1a, 2a–c, and 4b showed significant two-photon action cross-section and are most useful for applications that use two-photon excited fluorescence.     

以衍射理论为基础考虑双光子吸收的Z-扫描理论

以菲涅尔-基尔霍夫衍射理论为基础,建立了非线性介质对高斯光束的衍射模型,对高斯光束通过非线性介质后的传输行为进行了详细的理论推导和数值计算,从一种新的角度解释了Z-扫描现象.理论推导出了考虑双光子吸收的闭孔和开孔Z-扫描曲线的统一公式,是计算非线性折射率和双光子吸收系数的一种新方法.数值模拟计算表明,对于考虑双光子吸收的闭孔Z-扫描曲线,其结果与经典的Z-扫描理论完全一致.而对于已给定的开孔Z-扫描曲线,用该理论计算出的双光子吸收系数是经典开孔Z-扫描理论计算值的1/3,其它结论与传统Z-扫描理论完全吻合.该理论的近似条件只要求薄样品和小非线性吸收,比传统理论具有更好的准确性.     

Absorption and Emission Properties of a New Two-photon Absorption Dye

The emission properties of a newly synthesized organic two-photon absorption dye, trans-4-[p-(N-ethyl-N-ethylamino)-styryl]-N-methyl-pyridinium tetraphenylborate, have been investigated. When pumped by infrared pulses from a picosecond Nd∶YAG laser, the dye exhibits intense upconverted fluorescence and strong superradiance properties. For comparison, the one-photon induced fluorescence and superradiance are also measured. The one- and two-photon excited fluorescent lifetimes are 86 and 64 ps, respectively. The maximum efficiency of the dye is measured to be 1.97% and the upconversion efficiencies at different pump wavelengths have also been investigated by the optical parametric amplifier.     

Absorption and Emission Properties of a New Two-photon Absorption Dye

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ (ＴＰＡ )ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｏｎｌｉｎｅａｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｂｏｔｈｂａｓｉｃａｎｄａｐｐｌｉｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ.Ｆｏｒｍａｎｙｙｅａｒｓ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌＴＰＡｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｍｏｓｔｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｌｉｍｉｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｌａｔｅｌｙ ,ｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｈａｖ…     

反-4,4''-双(N,N-二丁胺基)二苯乙烯分子双光子吸收性质研究

对于实验室合成的反-4,4'-双(N,N-二丁胺基)二苯乙烯分子,实验测量了该分子的单光子和双光子荧光谱,然后从理论上研究了其单光子和双光子吸收特性.研究结果表明,在低能量范围内,分子的单光子吸收主要发生在分子的第一激发态,而分子的双光子吸收主要发生在分子的第二和第四激发态上.该分子在相应系列衍生物中具有最大的双光子吸收截面.分子的相关能对分子的激发态能量影响较大.我们给出了分子基态与电荷转移态的电荷转移过程,并从理论上定性解释了双光子聚合反应的聚合机理.     

Optical Properties of a New Two-photon Absorption Dye DEASPI

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｗｏ ｐｈｏｔｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ (ＴＰＡ)ｉｓａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｗｈｉｃｈｔｗｏｐｈｏｔｏｎｓａｒｅｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙａｂｓｏｒｂｅｄｔｏａｎｅｘｃｉｔｅｄｓｔａｔｅｉｎａｍｅｄｉｕｍｖｉａａｖｉｒｔｕａｌｓｔａｔｅ .ＴＰＡｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＴＰＡｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ .ＳｕｃｈｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｌａｒｇｅＴＰＡｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉ…     

Two-photon excitation of confined biexcitons in CuCl quantum dots

We have studied direct creation processes of confined biexcitons in CuCl quantum dots by polarization-dependent resonant two-photon excitation spectroscopy. The two-photon absorption band for the lowest state of the biexciton (total angular momentum J=0) which appears on the lower energy side of confined exciton band was identified from the analysis of the polarization dependence of the photoluminescence excitation spectrum of the biexciton. Furthermore, the two-photon excitation process for the excited state of the biexciton (J=2) was also found with polarization dependence different from the J=0 biexciton state.