新型双光子吸收化合物的合成、光物理及其在固态分散体系中的性质

通过多步反应制备了三个新型的双光子吸收化合物,测试了它们的光物理性质,发现该系列化合物具有较大的双光子吸收截面,并且随温度降低其双光子吸收截面增大.尤其是化合物TMVDB,其量子效率为0.83,常温时的双光子吸收截面达到1164GM,其双光子吸收截面除以分子量为2.08,表现出了优良的双光子吸收发光性能.进一步将TMVDB掺杂到固体材料中,得到强双光子诱导发光的固体材料.     

星型二苯乙烯衍生物的三光子吸收及多光子荧光发射

用飞秒Ti:sapphire激光测定了星型二苯乙烯衍生物2,5-二{4-{2-N,N-二[4-(2-N,N-二苯基氨基苯乙烯基)苯基]氨基苯乙烯基}苯基}-1,3,4-噁二唑(DPASPO)和1,2,4,5-四(4-N,N-二苯氨基苯乙烯基)苯(PASB)的三光子吸收谱和多光子上转换荧光光谱. 研究了星形八极矩分子DPASPO和PASB的线性吸收、单光子荧光及荧光寿命. 在800 nm波长的飞秒激光激发下, DPASPO和PASB在二氯甲烷溶液中发出很强的黄绿色双光子上转换荧光, 荧光峰分别位于583 nm和547 nm. 在1260 nm波长的飞秒激光激发下, DPASPO和PASB的三光子上转换荧光峰分别位于612 nm和572 nm. 采用非线性透过率法测得DPASPO和PASB最大三光子吸收截面分别为16.69×10^－79 cm⁶•s²和6.81×10^－79 cm⁶•s². 这些二苯乙烯衍生物的三光子吸收截面较大. 在这些星型分子中, 三光子吸收增强来源于二苯乙烯分支的增加, 共轭体系的扩展以及分子内跨越空间电荷离域.     

光子晶体研究进展

光子晶体是最近10余年间提出的新概念和新材料。本文简述了光子晶体的主要特性,重点阐述了光子晶体的制作方法,特别是高分子材料制作分子晶体的几种新方法。     

二吡唑铝化合物双光子吸收性质的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)和半经验的ZINDO方法对二吡唑铝化合物的单、双光子吸收(OPA、TPA)性质进行了研究.结果表明,铝氮烷杂环化合物具有好的双光子吸收性质,其双光子最大吸收截面值(δmax)可达到2860.1 GM(1 GM=10-50 cm4·s·photon-1).在中心、共轭桥和末端引入强的吸电子基团可调谐单、双光子吸收光谱,实现在不同波长范围的双光子吸收;利用三态公式分析了分子的双光子吸收截面变化的内在原因;铝氮烷杂环化合物与其相应的硼化合物相比,表现出类似的单、双光子吸收性质,但一定程度上可增大双光子吸收截面.     

以螺硅双芴为共轭桥的有机双光子蓝色荧光材料的研究

有机双光子吸收材料在高速光通讯、光信息处理和光电子学等这些领域中的应用前景得到越来越广泛的重视.为了达到实用化的目标,材料的高非线性光学活性、热稳定性及透明性等性能还必须进一步综合优化[1].     

有机杂环分子的双光子吸收特性

利用少态模型和密度泛函理论计算了新近合成的三个具有有机杂环结构的苯并噻唑衍生物的非线性光学性质. 计算结果表明，随着有机分子的分子电子离域结构的增大，最大吸收峰红移.当共轭链较长时，共轭链的增长对增强分子双光子吸收截面的影响远大于吸电子基强度变化的影响.该类分子具有较好的双光子吸收特性.最后给出了三个分子的电荷转移过程.     

二茂铁基-双酮锌配合物的合成、电化学活性及多光子吸收

合成了具有推-拉电子(D-A)构型的二茂铁基双酮配体(L)及配合物(NHEt3)[Zn(L)3].晶体结构分析表明,二茂铁双酮脱去一个质子,以烯醇式与Zn2+配位,得到-1价的二茂铁双酮基锌配合物.循环伏安和原位红外电化学方法研究发现,(NHEt3)[Zn(L)3]发生了两步氧化和一步还原过程:随着氧化过程中电位的增加...     

有机光伏材料与器件研究的新进展

近几年有机光伏电池应用研究发展迅猛。本文综述了有机光伏薄膜电池在材料(包括有机小分子材料与聚合物材料)、器件构造方面的最新进展，分析了有机聚合物光伏电池目前效率低的主要原因，并探讨了该领域进一步研究的方向和前景。     

有机太阳能电池材料的研究进展

近年来,不同体系及不同结构的有机太阳能电池材料的研究都取得了很好的效果。本文主要介绍有机太阳能电池的结构和作用原理,并对用于太阳能电池的共轭材料(包括小分子和大分子材料)进行了详细的综述和分析。     

有机盐发光材料研究进展

有机盐发光材料因其离子性而具有光热稳定性好、熔点高、水溶性好、强静电相互作用及生物相容性好等优点,在生物监测、防伪和光学材料等领域展现出广阔的应用前景.目前,一系列基于氮杂环芳香鎓盐、季铵盐、季鏻盐以及基于柔性烯键和腙键等特定性能的有机盐发光材料被开发出来.该综述对有机盐发光材料的分子设计、发光原理及其最新研究进展进行了分类总结,并对该领域的发展进行了展望.     

多支结构的吡嗪衍生物的合成及其双光子吸收性质

合成了一系列含有双支、三支和四支的吡嗪衍生物, 测定了它们的线性吸收和发射性质以及双光子吸收和发射性质. 随着吡嗪环上侧链数目的增加(支链数目从2到4), 吸收光谱(吸收峰位于290～390 nm)、荧光谱(发射峰位于400～510 nm)和双光子荧光谱(激发波长720 nm)都发生红移, 荧光量子产率也逐渐增强(从0.13增大到0.25). 另外, 从双支到四支结构, 双光子吸收截面σ按照1∶2.8∶3.7的比例增加, 接近于支链数目的平方之比(1∶2.25∶4), 表明多支结构的双光子吸收存在显著的增强效应, 其中四支结构的σ值为1007 GM. 实验中还发现, 对于具有相同支链数目的化合物, 邻、对位的取代模式比间位取代模式具有更强的单光子和双光子荧光性质.     

多支结构的均三嗪衍生物的合成及双光子吸收性质

合成了3个系列各含有单支、双支和三支结构的9个均三嗪衍生物, 测定了它们的线性吸收和发射性质以及双光子吸收和发射性质. 随着三嗪环上侧链数目的增加, 线性吸收谱(吸收峰位于390～440 nm)、荧光谱(发射峰位于460～580 nm)和双光子荧光谱(激发波长800 nm)都发生红移; 各种光谱的强度逐渐增强; 基态与激发态的偶极矩之差Δμ_eg也逐渐增大. 另外, 从单支到三支结构, 双光子吸收截面σ随侧链数目呈非线性增加. 这表明多支结构的双光子吸收存在显著的增强效应.     

Theoretical Studies on the Third-order Nonlinear Optical Properties and Two-photon Absorption of Stilbene Derivatives

Different types of stilbene derivatives (D-π-D, A-π-A, D-π-A) were investigated with AM1, and specially, equilibrium geometries of symmetrical stilbene derivatives (D-π-D) were studied using of PM3. With the same method INDO/CI, the UV-vis spectra were explored and the position and strength of the two-photon absorption were predicated by Sum-Over-States expression. The relationships of the structures, spectra and nonlinear optical properties have been examined. The influence of various substituents on two photon absorption cross-sections was discussed micromechanically.     

Synthesis and Two-photon Absorption Properties of s-Triazine Derivatives

Two new s-triazine derivatives, which belong to linear dipolar type and triangle octupolar type respectively, have been synthesized. The structure of the dipolar compound has been determined by X-ray diffraction. The two-photon absorption cross-section σ, and the two-photon excited fluorescence (TPEF) intensities are increased significantly from dipolar compound to octupolar compound.     

具有大的双光子吸收截面的四羧酸二萘嵌苯衍生物的理论研究

用密度泛涵方法和ZINDO方法,从理论上研究了一系列四羧酸二萘嵌苯的衍生物(PTCDS)。对其平衡几何、电子结构和单双光子吸收性质进行了详细的计算研究。结果表明,此系列衍生物的双光子吸收截面主要由其主体结构(二萘嵌苯)决定。△EH-Lgap (HOMO与LUMO间的能隙)的减小,HOMO轨道能量的增大,分子主轴两端取代基给电子强度的增强,共轭长度的增大,分子刚性的增强都有利于此系列化合物双光子吸收截面的增大。并设计了比文献[22]报道的分子C有更大的双光子吸收截面的两个分子D1,D2。     

卟啉多枝分子合成与分子内能量转移、双光子吸收性能研究

以三苯胺或硝基苯为端基, 合成了三个卟啉多枝分子: 5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-溴苯基)卟啉(TPP-NO₂)、5-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基-10,15,20-三-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₃)和5,10,15,20-四-(4-二苯胺基-1-苯乙烯基)苯基卟啉(TPP-X₄), 进行了红外光谱、核磁共振光谱和质谱表征. 比较研究了分子“枝”、“核”不同键合方式与不同对称结构对分子的线性光谱、非线性光谱以及分子内能量转移行为的影响. 在钛宝石激光器(800 nm)和Nd∶YAG倍频光(532 nm)泵浦下, 样品溶液均发出卟啉环特有的红色荧光——前者系双光子吸收机制“上转换”荧光, 后者则为双光子吸收与分子内能量转移机制“下转换”荧光. 飞秒Z-scan技术测得样品双光子吸收截面最大可达130 GM, 与四苯基卟啉(TPP)同等测试条件下的双光子吸收截面相比增大了两个数量级.     

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.     

Anthrathiadiazole Derivatives: Synthesis,Physical Properties and Two-photon Absorption

Anthrathiadiazole is a key synthon for the construction of large azaacenes, however, the attachment of different substituents onto the skeleton of anthrathiadiazole is difficult but highly desirable because it could be easy to enrich the structures of azaacenes. Here, it is demonstrated that anthrathiadiazole derivatives with −Br, −CN, and −OCH₃ groups could be easily constructed through a simple [4+2] cycloaddition reaction between a,a,a’,a’-tetrabromo-o-xylenes derivatives and benzo[c][1,2,5]thiadiazole-4,7-dione. The structures of the as-prepared compounds with different substituents were carefully characterized. Moreover, the basic physical properties of the as-prepared anthrathiadiazole derivatives were fully investigated, where the cyano-substituted derivative (BTH - CN) has the highest stability and the methoxy-substituted derivative ( BTH - OCH₃) is easy to be oxidized. Moreover, the two-photon absorption (TPA) characteristics of different anthrathiadiazoles are also studied by using the femtosecond Z-scan technique. The results show that the fused anthrathiadiazole skeletons possess large TPA cross-section values δ₂ in the range of 3000–5000 GM, where the nature, position and strength of the substituted groups have strong effect on these values.     

新型香豆素酮类不对称双光子染料的合成及其光物理性质

本文以二苯乙烯和香豆素为共轭桥,二乙氨基为电子给体,羰基为电子受体,合成了一个具有D-π₁-A-π₂-D结构的香豆素酮类双光子染料C3.用紫外-可见光谱、荧光光谱研究了该化合物的光物理性质.发现在光作用下C3很容易发生分子内电荷转移,进而转变为扭曲的分子内电荷转移,产生很大的偶极矩变化.以飞秒脉冲激光为激发光源,用上转换荧光法测定了其双光子吸收截面.在激发波长为850 nm时,新化合物的双光子吸收截面值达1292 GM,比同系列香豆素酮衍生物C1、C2的双光子吸收截面值高一到两个数量级.     

对位氨基能显著提高D-A-D型化合物的双光子吸收性能

报道了具有典型D-A-D型共轭结构的反式2,5-二氰基-1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯(MOS-CN), 2,5-二氰基-1,4-二(4'-二甲胺基苯乙烯基)苯(MAS-CN)和1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯(MOS)的合成. 用核磁、红外和元素分析进行了表征. 测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱、双光子荧光光谱、双光子吸收系数及双光子吸收截面. 在800 nm的飞秒脉冲激光激发下, 化合物MOS-CN, MAS-CN和MOS分别发出很强的绿色、黄色和蓝色上转换荧光. 化合物MOS-CN, MAS-CN和MOS的最大吸收波长、单光子发射波长、双光子诱导荧光波长、荧光量子产率、双光子吸收系数、双光子吸收截面及双光子荧光寿命各分别是393, 473, 367 nm; 470, 569, 434 nm; 475, 574, 438 nm; 0.12, 0.72, 0.21; 0.8, 5.3, 0.3 cm/GW; 270, 1790, 101 GM; 140 ps, 1.32 ns, 54 ps. MAS-CN的双光子吸收截面是MOS-CN的6.63倍, MOS-CN的双光子吸收截面是MOS的2.67倍, 表明对位氨基显著地提高了化合物的双光子吸收性能, 氰基也较大地提高了双光子吸收截面.