有機多極分子和偶極分子的光學非線性.pdf

1、本論文設(shè)計和合成了AπDπA型咔唑多極分子以及DπAπD型和DπA型雙羥乙氨基-硝基偶氮分子，分別用核磁共振、紅外光譜、紫外光譜進行表征，采用Z-掃描技術(shù)測定了這些有機多極分子和偶極分子的三階非線性極化率，研究了有機分子結(jié)構(gòu)與三階光學非線性之間的構(gòu)效關(guān)系。 Z-掃描方法將材料非線性引起的附加相位通過衍射“轉(zhuǎn)換”到待測光場的振幅變化上，通過測量遠場中心的光強隨相位調(diào)制強弱的變化來計算非線性折射率的大小和符號。本論文采用Z-掃描方法

2、研究了AπDπA型、DπAπD型多極分子以及DπA型偶極分子的三階非線性光學性質(zhì)。 采用多步重氦-偶合反應(yīng)制備了6個N-乙基咔唑衍生物，所合成的咔唑系列化合物是DππAA型有機多極分子，電子給體N-乙基咔唑單元通過兩條共軛鏈分別與兩個芳香受體相連，隨著兩條電荷轉(zhuǎn)移共軛鏈的延長，三階極化率增大。用離域能較低的芳香雜環(huán)苯并噻唑取代苯環(huán)，從電子給體到電子受體之間的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移增大，這種效應(yīng)增加了分子的躍遷矩，使三階極化率增大。

3、 從對硝基苯胺出發(fā)，經(jīng)過多次重氮偶合反應(yīng)制備了6個雙羥乙氨基給體-硝基受體偶氮分子。三階極化率隨共軛鏈的增長，共軛體系的擴展而增大。其中化合物A6具有D-π-A-π-D型共軛結(jié)構(gòu)，它包含兩條從N,N-雙羥乙氨基給體到硝基受體的共軛鏈，三階極化率γ達到2958×10-36esu，并且這個分子的透明性在6個分子中也是最好的，光學損耗最小。 在實驗基礎(chǔ)上，從有機分子的能級模型入手，討論了單重態(tài)四能級分子系統(tǒng)的非線性極化率和非線性折射

4、率及其計算方法，總結(jié)了有機分子結(jié)構(gòu)與三階極化率的構(gòu)效關(guān)系，討論了偶氮分子的三階非線性光學性質(zhì)。 本論文分別采用電場誘導(dǎo)二次諧波技術(shù)、超瑞利散射技術(shù)和溶致變色法測定了有機多極分子和偶極分子的二階非線性極化率，并且研究了幾類分子的結(jié)構(gòu)與二階光學非線性之間的構(gòu)效關(guān)系。 論文用電場誘導(dǎo)二次諧波產(chǎn)生(EFISH)法對金屬有機二茂鐵衍生物分子進行測定。對于同樣的電子給體(二茂鐵基)，受體強度順序的規(guī)律為吡啶正離子＞對硝基苯基＞對氯苯

5、基＞醛基、腈基＞吡啶基＞酯基，在一般情況下，給-受體強度越大，β值越大。共軛長度的增加可以增大β值，共軛體系及共平面程度對β值有較大影響。并且，茂環(huán)的π電子與過渡金屬鐵的d電子均參加了體系的共軛，形成了更為有效的D-π-A骨架，故二茂鐵乙烯衍生物的光學非線性明顯優(yōu)于具有類似結(jié)構(gòu)的苯乙烯衍生物。 超瑞利散射法通過檢測以入射光為基頻的二次非線性散射光信號強度可以計算出分子在溶液中的一階超極化率。在實驗中用超瑞利散射法測定了偶氮分子的

6、二階極化率，結(jié)果表明雙羥乙氨基-硝基偶氮苯中強的給體基團雙羥乙氨基和強的受體基團硝基是一對有效的給受體組合，隨著結(jié)構(gòu)單元的增加，共軛體系的擴展和電荷轉(zhuǎn)移鏈的延伸使得一階超極化率迅速增大。 采用溶致變色法測算了三個系列18個化合物在1064nm和1907nm的二階非線性極化率，并討論了二階極化率的變化規(guī)律。 研究了共軛橋、共軛鏈長、π體系和電子給/受體的協(xié)同作用、芳香雜環(huán)、分子內(nèi)質(zhì)子遷移以及多重電荷轉(zhuǎn)移體系等因素對分子二階