含六枝生色團(tuán)非線性光學(xué)材料的制備及其極化處理研究.pdf

1、非線性光學(xué)(NLO)材料作為現(xiàn)代光信息處理元器件的重要材料，在過去幾十年被人們廣泛認(rèn)知。有機(jī)非線性光學(xué)材料因?yàn)榫哂蟹蔷€性光學(xué)系數(shù)大、響應(yīng)速度快、介電常數(shù)低、激光損傷閾值高、加工性能優(yōu)良以及可進(jìn)行分子設(shè)計(jì)等無機(jī)非線性光學(xué)材料無法比擬的優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。迄今為止，研究者在理論指導(dǎo)下合成了大量高微觀非線性光學(xué)性能生色團(tuán)，但是由于生色團(tuán)分子間偶極-偶極靜電作用的存在，材料宏觀非線性光學(xué)性能無法隨之大幅提高。因此，枝狀結(jié)構(gòu)被引入非線性光學(xué)材料研究中

2、，枝狀有機(jī)非線性光學(xué)材料已成為該領(lǐng)域研究重點(diǎn)。
　　 本文簡(jiǎn)要介紹了非線性光學(xué)效應(yīng)原理以及二階非線性光學(xué)材料的種類，著重回顧極化聚合物及其制備，詳細(xì)描述了枝狀有機(jī)非線性光學(xué)材料及其研究現(xiàn)狀。根據(jù)各種化學(xué)反應(yīng)原理，通過合適的反應(yīng)條件合成了一系列枝狀生色團(tuán)分子，利用簡(jiǎn)單的方法制備成薄膜材料，并選用適宜的極化處理手段，研究生色團(tuán)分子枝狀化對(duì)材料宏觀非線性光學(xué)性能的影響。
　　 根據(jù)分子設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)，通過酯化反應(yīng)合成二枝生色團(tuán)D

3、N和六枝生色團(tuán)SN。將單枝生色團(tuán)NI和二枝生色團(tuán)DN制備成主客物理?yè)诫s薄膜的同時(shí)，成功制備了具有良好光學(xué)質(zhì)量的含六枝生色團(tuán)SN非線性光學(xué)薄膜。極化處理后，薄膜材料非線性性能顯示Film-SN的二階非線性光學(xué)系數(shù)d33值為208 pm/V，是Film-DN(39 pm/V)的5.3倍、Film-N1(25 pm/V)的8.3倍。解決了因生色團(tuán)分子間強(qiáng)靜電作用而引起的材料宏觀非線性光學(xué)性能下降的問題，并為制備含多枝生色團(tuán)非線性光學(xué)材料提供依

4、據(jù)。
　　 基于位阻原理，通過酯化反應(yīng)合成了帶有不同位阻基團(tuán)的六枝生色團(tuán)S1、S2、S3，六枝生色團(tuán)單獨(dú)成膜后，將多種生色團(tuán)嘗試性混合成膜，發(fā)現(xiàn)這種混合薄膜的非線性光學(xué)性能并未因多種生色團(tuán)的存在而下降。薄膜的非線性光學(xué)性能顯示：只含有一種六枝生色團(tuán)的薄膜Film-S1、Film-S2、Film-S3的二階非線性光學(xué)系數(shù)d33值分別為113 pm/V、142 pm/V和136 pm/V，是其對(duì)應(yīng)偶氮生色團(tuán)聚合物薄膜的2-3倍；混合

5、薄膜Film-M1、Film-M2、Film-M3的d33值分別為153 pm/V、133 pm/V、168 pm/V，比只含有一種六枝生色團(tuán)薄膜的d33值大。說明枝狀結(jié)構(gòu)可以有效提高材料非線性性能，位阻基團(tuán)(尤其是剛性位阻基團(tuán))的引入進(jìn)一步提高材料的非線性光學(xué)性能，不同種枝狀生色團(tuán)分子的摻入對(duì)薄膜材料非線性光學(xué)性能的提高幫助更大。探討位阻基團(tuán)對(duì)材料非線性光學(xué)性能的影響，為合成含有位阻基團(tuán)的多枝生色團(tuán)分子及其材料的制備提供依據(jù)。