有機(jī)多極分子和偶極分子的光學(xué)非線性.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)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(jìn)行表征，采用Z-掃描技術(shù)測定了這些有機(jī)多極分子和偶極分子的三階非線性極化率，研究了有機(jī)分子結(jié)構(gòu)與三階光學(xué)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(yuǎn)場中心的光強(qiáng)隨相位調(diào)制強(qiáng)弱的變化來計(jì)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(xué)性質(zhì)。 采用多步重氦-偶合反應(yīng)制備了6個(gè)N-乙基咔唑衍生物，所合成的咔唑系列化合物是DππAA型有機(jī)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(gè)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(gè)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(kuò)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(dá)到2958×10-36esu，并且這個(gè)分子的透明性在6個(gè)分子中也是最好的，光學(xué)損耗最小。 在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，從有機(jī)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(jì)算方法，總結(jié)了有機(jī)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(xué)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(jī)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(xué)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(jī)二茂鐵衍生物分子進(jìn)行測定。對于同樣的電子給體(二茂鐵基)，受體強(qiáng)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(qiáng)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(xué)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(qiáng)度可以計(jì)算出分子在溶液中的一階超極化率。在實(shí)驗(yàn)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(qiáng)的給體基團(tuán)雙羥乙氨基和強(qiáng)的受體基團(tuán)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(kuò)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(gè)系列18個(gè)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