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三苯胺和咔唑齐聚物光物理性质研究

陈飞鹏  
【摘要】:近些年来,信息技术逐渐成为当代科学技术的核心。光信息技术凭借其在信息采集、传输、调制、存储和显示等过程的超高时效性,被广泛应用在信息技术的各个领域。基于非线性光学的光电子学技术在信息技术领域发挥不可替代的作用,并逐渐成为研究的热点。有机非线性光学材料的研究工作为飞速发展的光电子学领域提供坚强而有力的支持。 作为有机非线性光学技术中的关键部分,有机材料的性质在很大程度上决定了这一技术的可应用性。从这个意义上讲,研究、探索高效的非线性光学材料具有重要的理论与实际意义。 本论文主要以两种给受-体结构的齐聚物分子为研究对象,分别研究了它们的线性光物理性质、溶剂化效应和双光子吸收性质。从分子结构的角度出发,探讨了分子结构与材料非线性光学性质的关系。具体研究工作如下: 1)研究了含二苯砜的三苯胺树枝状分子(G0,G1,G2)光物理性质,结果表明,随着外围三苯胺树枝的增加,体系中所有分子的线性吸收光谱和荧光光谱逐渐红移,这是由于随着三苯胺单元的增加,体系共轭程度增大,激发态能级下移导致的;同时,三苯胺树枝状分子在溶液中的荧光量子效率逐渐降低,这是由于随着分子体系的增大,非辐射跃迁方式增多所导致的。通过对这一分子体系的双光子吸收性质研究发现,以三苯胺为重复单元构建的树枝状光功能材料,其双光子吸收截面最大值与有效双光子吸收单元的数量关系为σ∝N1.47,这表明三苯胺单元间存在明显的协同增强作用,这是由于各个支链间存在强烈的相互耦合作用,进而提高了双光子吸收性能。分子以刚性的亚乙烯基为桥接单元,增加了体系的共轭度,为分子内电荷转移提供更有效的通道,以强吸电子单元二苯砜为中心核,更增强了其分子内电荷转移,使得这一材料体系表现出高效的双光子吸收性质。其中,第三代材料G2的双光子吸收截面最大值为3223GM,具有在非线性光学领域应用的潜质。 2)研究了具有D-π-A-π-D结构的含苯并噻二唑的(BCBT,TCBT,HCBT)光物理性质。结果表明,咔唑齐聚物具有强烈的分子内电荷转移(ICT)的吸收,由于分子内电荷转移的存在,其荧光发射峰波长都大于600nm,为典型的红光,可在基于红光荧光探针领域有所应用。通过研究这三种齐聚物的溶剂化效应发现,溶液极性对它们的吸收性质没有影响,但随着溶液极性的增加,荧光发射峰逐渐红移,证明其分子内电荷转移的存在。通过研究这三种齐聚物的双光子吸收性质发现,BCBT, TCBT, HCBT都具有较大的双光子吸收截面值802GM、3231GM、5118GM;单位分子量的双光子吸收截面值分别为1.12GM/GW、2.50GM/GW、2.73GM/GW,证明三种齐聚物在荧光探针等领域具有很大的应用潜力。


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