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新型有机杂环类双光子材料的合成、晶体结构及性能研究

张海光  
【摘要】:有机双光子吸收材料在诸多领域如光限幅、双光子上转换激射、双光子荧光显微术、三维光存储以及三维微加工等方面有潜在的应用前景。近年来,对有机双光子吸收材料的研究正成为材料领域研究的热点之一。 本论文报道了一种新型的双光子吸收化合物FPIP,并利用双荧光法测定了它的双光子吸收截面,用“分子内扭曲电荷转移”(TICT)模型解释了其在不同溶剂中的发光性质的变化。另外,我们研究了溶液的酸碱性对FPIP分子的紫外-可见光谱吸收和单、双光子荧光发射性质的影响,实验证明在酸性、碱性和中性乙醇(和THF)溶液中其光物理性质对溶液的PH值响应灵敏。在碱性条件下,FPIP分子的荧光发射增强,发射峰蓝移。而在酸性条件下,其荧光发射减弱,发射峰蓝移。我们认为FPIP分子是一种很有潜力的酸碱型单、双光子荧光探针,并且FPIP分子也可以作为此类化合物的单、双光子酸碱荧光探针的模型。 合成了一种新型的带有咪唑基团的桥联配体(IPVB),并初步研究了它的线性光学性质。除NLO领域外,IPVB还可以在超分子化学和晶体设计等其它领域得到应用。 关于FPIP的线性吸收、单、双光子荧光的规律可以总结如下: (1)随着溶剂极性的增大,分子的单/双光子荧光峰呈红移趋势,吸收强度逐渐降低。 (2)FPIP分子在酸、碱、中性条件下不同的电荷转移模式和电荷密度导致了其不同的发光行为。碱性条件下,FPIP分子电荷密度最大,荧光强度增强。酸性条件下,FPIP分子电荷密度最小,发光强度减弱。 (3)双光子荧光峰相对于单光子荧光峰有红移的趋势,这一现象可以用再吸收来解释。 利用量化计算的方法我们对中性、碱性和酸性FPIP分子进行了几何构型的优化、激发态分子轨道电荷分布的计算。量化计算结果表明中性、碱性和酸性FPIP分子都具有大的π电子离域范围,好的平面性。这种构型是分子具有大的双光子吸收截面的必须条件。


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