有機物太赫茲光譜的測量及仿真研究.pdf

1、非制冷太赫茲探測器具有無需制冷裝置、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,是當今太赫茲領(lǐng)域的國際研究熱點。傳統(tǒng)非制冷探測器采用的太赫茲無機吸收材料因其光響應(yīng)選擇性差、調(diào)控難、材料制備工藝苛刻等缺點,使探索太赫茲有機敏感材料具有重要的理論及現(xiàn)實意義。然而,有機材料在太赫茲波段的振動模式比較復(fù)雜,而目前人們對有機材料的太赫茲光譜特性的認識還較淺,致使探索高質(zhì)量的太赫茲有機吸收材料的進展十分緩慢。
　　為此,本文通過從研究簡單的有機小分子逐步過渡到適

2、合太赫茲探測器應(yīng)用的復(fù)雜的有機材料,采用實驗測試和理論計算相結(jié)合的研究方式,對多種有機物在太赫茲波段的光譜特性進行了系統(tǒng)的研究。本論文主要研究成果如下:
　　(1)通過對甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇和異丁醇六種飽和一元醇的太赫茲光譜研究,發(fā)現(xiàn)隨著碳原子數(shù)的增加,羥基在一元醇中的重量比逐漸降低,導(dǎo)致相關(guān)一元醇對太赫茲的吸收能力逐漸減弱。而且,對比一元醇的同分異構(gòu)體,發(fā)現(xiàn)偶極矩越大,相關(guān)一元醇對太赫茲的吸收能力越強。此外,通過對甲醇

3、的仿真計算,發(fā)現(xiàn)甲醇的太赫茲吸收峰是多種聚合體振動的綜合體現(xiàn),并且三聚體結(jié)構(gòu)為甲醇溶液的主要存在形式。
　　(2)通過對三十烷烴、三十烷醇和三十烷酸有機物的太赫茲光譜研究,發(fā)現(xiàn)官能團的差異將導(dǎo)致有機物的太赫茲光譜的特征吸收峰及光透過率顯著不同。其中,三十烷醇在57cm-1位置的特征吸收峰被歸屬為氫鍵O-H...O的彎曲振動,三十烷酸在74cm-1位置的特征吸收峰被歸屬為氫鍵振動、且氫鍵O-H...O中的氧原子來自C=O。特別是,本

4、文研究表明,紅移氫鍵(O-H...O)和藍移氫鍵(C-H...O)不僅存在于中紅外光譜,在太赫茲光譜中同樣存在。通過對比相關(guān)有機物的仿真光譜與實測光譜,發(fā)現(xiàn)二聚體結(jié)構(gòu)比單分子結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果與實測光譜更加相吻合。
　　(3)通過對非線性有機材料DAST的太赫茲光譜研究,我們從實驗上證明了DAST確實是一種優(yōu)異的太赫茲有機敏感材料,具有良好的探測器應(yīng)用潛景。結(jié)合仿真計算,本文還將DAST在66、98、135、158、214和247 c