新型花菁染料Langmuir-Blodgett膜的光學特性研究.pdf

1、Langmuir-Blodgett(LB)膜是一種超薄有序組裝膜。LB膜技術是一種可以在分子水平上精確控制薄膜厚度的制膜技術。由于該膜具有分子排列的高度有序性以及膜材料分子以單分子層成膜這兩大特點，決定了它們具有許多為采用其它技術獲得的薄膜所沒有的獨特性能，在物理學、生物學、化學等領域，特別是分子電子學、分子生物學、現(xiàn)代化學等一系列高技術領域具有十分廣闊的應用前景。 本文簡要地介紹了LB膜基本知識及其制膜原理。利用這種方法，我們

2、制備了新型花菁(HQ)染料的LB多層膜，并對其光學特性進行了研究。 首先，我們測得了HQ分子LB膜的Ⅱ．A曲線，并用橢圓偏振光譜法(SE)和x光小角衍射法(SAXD)對其進行了研究。結果表明，HQ分子可以形成穩(wěn)定且高度有序的LB膜。由于HQ分子在亞相上傾斜角的變化所引起的相變，UQ分子LB膜在單分子面積約為0．8nm2附近處出現(xiàn)了臨界點。 根據(jù)橢偏法所測得的數(shù)據(jù)，利用“空氣一LB膜一硅襯底”三層結構模型和Cauchy公式

3、，計算得出HQ分子LB多層膜折射率與波長間的函數(shù)關系，薄膜的平均厚度為2．45nm。這與使用x光小角衍射(SAXD)法所得結果基本吻合，這一結果進一步驗證了橢偏(SE)法在表征有機超薄膜方面的有效性和準確性。 其次，我們利用紫外可見吸收光譜法對該LB膜成膜過程中的聚集情況以及薄膜的結構、各向異性進行了研究。 由HQ分子LB膜的紫外可見光譜吸收峰相對于其溶液吸收峰產(chǎn)生藍移，可以判斷它形成的是H聚集體。但是，由于其分子量太大

4、，單分子所占有的面積較大，分子問相互作用較弱，導致藍移較小，說明這種花菁染料LB膜存在較弱的H聚集體。 利用吸光度與單層膜的吸收系數(shù)的關系可以得知，此花菁染料舊膜的單層利用吸光度與單層膜的吸收系數(shù)的關系可以得知，此花菁染料LB膜的單層膜的吸收系數(shù)μ與入射波的波長相關，滿足關系式μ(λ)=lg(I0/I)*lnlO／x。這是首次對于這種新型花菁染料LB膜的報道。 另外，由在HQ分子LB膜中摻雜金屬Cd2+離子前后偏振紫外可

5、見吸收光譜的對比可知：摻雜金屬cd2+離子后，HQ染料分子LB膜的有序度得到較好的改善(傾斜角從64．8。減小到58。8。)。 最后，我們利用sHG法對HQ分子LB多層膜的二階非線性極化系數(shù)和分子極化功能團的取向進行了表征。實驗結果表明，這種新型花菁(HQ)材料有著相當好的二階非線性；另外，在HQLB膜中摻雜金屬cd2+離子后，HQ分子取向角有所減小，這與前面紫外可見吸收光譜測量所得的結論一致。在此基礎上，我們將進一步對其其它光