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。     

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.     

水杨醛缩乙二胺双席夫碱及其Ni(Ⅱ)配合物的电子结构和非线性光学性质的INDO/CI研究

采用量子化学ab initio HF方法, 在6.31G(d)基组水平上, 对水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Ni配合物体系进行几何构型优化. 以优化的稳定构型为基础, 利用INDO/CI方法计算体系的电子光谱, 同时用ZINDO.SOS方法给出该系列分子二阶(βijk)和三阶(γijkl)非线性光学系数. 计算结果表明, 共轭性增强有助于增大分子的二阶及三阶非线性光学系数, 双席夫碱化合物1的β和γ值分别为35.54×10-30和-1.20×10-34 esu, 而共轭桥为萘环的化合物4的β和γ值分别为54.22×10-30和2.00×10-34 esu, 端部引入苯并环的化合物5的β和γ值增加幅度更大. 对应的金属Ni(Ⅱ)配合物的β值增加较明显, 为配体的1.7~10.8倍, γ值也有不同程度的增加.     

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.     

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。     

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.     

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.     

(ZnS)6~12团簇三阶非线性光学性质的理论研究

在TDDFT/Lanl2DZ+6-31G*水平下对(ZnS)6~12半导体团簇的三阶非线性光学性质进行了计算, 并用态求和(SOS)方法得到静态三阶宏观极化率χ(3)和0~2.5 eV范围内输入光子能量对三阶微观极化率γ的动态行为. 结果表明, (ZnS)6~12的χ(3)值比其它半导体团簇的略好. 且(ZnS)7和(ZnS)11分别在1.6和2.0 eV处出现了很大的γ值, 为-2.38×10-33和1.26×10-33 esu. 在此输入光子能量处激发, 它们将会产生很强的三阶非线性光学效应.     

CuO-SiO_2和Cu_2O-SiO_2薄膜的制备及其光学性能

以CuSO_4·5H_2O和正硅酸乙酯为前驱体,配制了稳定透明的Cu~(2+)-SiO_2复合溶胶电解液。采用电化学-溶胶凝胶方法,在恒电位-0.9 V下得到Cu-SiO_2复合膜,该复合薄膜分别在250和450℃的热处理后得到Cu_2O-SiO_2和CuO-SiO_2复合薄膜。采用XRD、SEM/EDX和台阶仪表征了复合薄膜的组成、形貌和厚度;采用紫外-可见光谱和Z扫描技术研究了复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能。结果表明Cu2O-SiO_2和CuO-SiO_2复合薄膜中的Cu含量、Cu的形态(如Cu_2O、CuO)及Cu_2O或CuO颗粒大小影响薄膜的光学带隙和三阶非线性光学性能,2种薄膜的光学带隙分别是2.67和2.54 eV,三阶非线性极化率χ(3)分别为2.31×10~(-6)和1.36×10~(-6) esu。     

单晶硅氩离子注入层的微观结构和微观摩擦磨损行为

利用离子注入技术对单晶硅表面进行了氩离子注入,用微摩擦磨损实验机研究了改性层的摩擦磨损行为,并用透射电子显微镜研究了改性层的微观结构.结果表明:经过一定剂量的氩离子注入后单晶硅的耐磨性能较注入前有了一定的提高,其中以注入剂量1×1016ions/cm2为最好,氩离子的注入使单晶硅表面形成了硅的微晶态与非晶态共存的混和态结构的改性层,使其具有良好的抗塑变和塑性剪切能力,从而改善了单晶硅的抗磨能力.     

Conductive and optical properties of PPV modified by N+ ion implantation

In this article, a soluble poly[2‐methoxy‐5‐(3′‐methyl)butoxy]‐p‐phenylene vinylene (MMB‐PPV) was synthesized by dehydrochlorination reaction and the MMB‐PPV film was implanted by nitrogen ions (N⁺) with the ion dose and energy in the range of 3.8 × 10¹⁵ to 9.6 × 10¹⁶ ions/cm² and 15–35 keV, respectively. The surface conductivity, optical absorption, optical band gap (E_g) of modified MMB‐PPV film were studied, and the third‐order nonlinear optical susceptibility (χ⁽³⁾) as well as its environmental stability of modified MMB‐PPV film were also measured by degenerate four‐wave mixing system. The results showed that the surface conductivity of MMB‐PPV film was up to 3.2 × 10^?2 S when ion implantation was performed with the energy of 35 keV at an ion dose of 9.6 × 10¹⁶ ions/cm², which was seven order of magnitude higher than that of the pristine film. UV‐Vis absorption spectra demonstrated that the optical absorption of MMB‐PPV film was enhanced gradually in the visible region followed by a red shift of optical absorption threshold and the E_g value was reduced from 2.12 eV to 1.59 eV with the increase of ion dose and energy. The maximum χ⁽³⁾ value of 2.45 × 10^?8 esu for modified MMB‐PPV film was obtained with the ion energy of 20 keV at an ion dose of 3.8 × 10¹⁶ ions/cm², which was almost 33 times larger than that for pristine film. In comparison to the reduction of 17% in the χ⁽³⁾ value of pristine MMB‐PPV film, the maximum χ⁽³⁾ value of 2.45 × 10^?8 esu for modified MMB‐PPV film decreased by over 5.3% when they had been exposed under the same ambient conditions for 90 days. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 48: 2072–2077, 2010     

Synthesis of Poly[（3-octanoylpyrrole-2,5-diyl）-p-（N, N-dimethylamino）benzylidene] and Its Properties by Nitrogen Ion Implantation

Introduction Nonlinearoptical(NLO)organicpolymers havereceivedincreasingattentionbecauseoftheir excellentbehaviorandthegoodprospectsoftheir applicationsinhigh-techareas,suchasoptical communication,high-densityopticalstorageand all-opticalinformationprocess.Poly(pyrrolylme- thine)isanNLOmaterialwithpromisingapplica- tions[1_3].However,itssolubilityandfilm-forming performancearepoor.Inthispaper,anovelsolu- blepoly(pyrrolylmethine),poly[(3-octanoyl-pyr- role-2,5-diyl)-p-(N,N-dimethylamino)ben…     

60]Fullerene-containing polyurethane films with large ultrafast nonresonant third-order nonlinearity at telecommunication wavelengths

A significantly enhanced, ultrafast third-order optical nonlinearity at the wavelengths of 1150-1600 nm was demonstrated with cross-linked C60-containing polyurethane films using the Z-scan technique. Good-quality polymer films with a high loading of C60 derivative were obtained by cross-linking of the hydroxyl-containing C60 derivative and a triisocyanate. The positive Kerr coefficient with nonresonant nonlinear refractive index n2 falls in the range of (3.7 +/- 0.80) x 10-4 to (2.0 +/- 0.6) x 10-3 cm2/GW, and the calculated chi(3) and gamma values are up to 9.7 x 10-11 and 9.6 x 10-32 esu at 1550 nm, which are several orders of enhancement in third-order optical nonlinearity over pristine C60 in solution and 1-2 orders of enhancement over recently reported C60 derivatives and conjugated polymers.     

新型钳状芳杂环杯[4]芳烃修饰电极对银离子的分子识别研究

合成了25,27-二羟基-26,28-双(3-苯并噻唑基硫代丙氧基)-5,11,17,23-四叔丁基杯[4]芳烃,并将其研制成PVC膜化学修饰电极.探讨了膜电极的修饰方法及伏安性能对金属离子的识别及其识别机理.结果表明,采用涂层-刻痕法制备的修饰电极在0.2mol/LHNO₃溶液中对银离子有很灵敏的伏安响应,在5.0×10^-8～1.3×10^-6mol/L范围内氧化峰电流与银离子呈线性关系,检测限为3.8×10^-8mol/L.用该法测定了一些实际样品,结果令人满意.     

聚苯胺薄膜的离子束效应

本文采用离子注入掺杂技术，研究了全氧化态聚苯胺薄膜的离子束效应．‘４０ｋＶＫ＋离子束注入后，聚苯胺薄膜的电导率随着剂量的增加而迅速增加．当剂量为１×１０１７Ｋ＋／ｃｍ２时，电导率增加了８个数量级．ＦＴＩＲ光谱图显示了Ｋ＋离子注入使全氧化态聚苯胺中的醌亚胺结构发生还原反应．温差电流法测量表明，离子注入区呈现ｎ型半导体特性．四探针法测量了离子注入掺杂聚苯胺的电导率与温度的关系．本文还对离子注入掺杂全氧化态聚苯胺的导电机制进行了初步探讨．     

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.