几种新型吡啶类染料的双光子上转换性能研究

【摘要】：双光子吸收过程是一个分子或原子通过中间虚态同时吸收两个光子从而产生从基态到激发态跃迁的量子过程。由于其具有高度的空间选择性、良好的介质穿透性和独特的量子选择定则，使得双光子吸收现象在很多应用技术方面具有潜在的实用价值，如使用双光子吸收技术的上转换激光器、光限幅、三维微加工、光动力学诊疗、光存储、双光子光谱学和双光子荧光成像等。而有机强双光子吸收染料因其优秀的双光子吸收性能获得了广泛的重视并开创了一个崭新的研究领域。自二十世纪八十年代以来，随着材料研究的不断进步，大量具有优秀三阶非线性光学性能的有机生色团先后被各研究组发现。在研究这些有机材料的结构与性能关系的过程中，人们通过大量的实验测试，探索出了一些具有重要价值的设计强双光子吸收有机材料的经验和规律。在这些规律的指导下，强双光子吸收材料的分子的结构被不断优化，其双光子吸收截面被不断提高。由于强双光子吸收材料广泛的应用前景和实用价值，我们可以预计，具有优秀双光子吸收性能的有机材料的合成和性能表征将会是今后一段时期内新材料探索领域的研究热点之一。 目前，强双光子上转换染料的研究主要集中在基于二苯乙烯骨架的各类有机染料上，其本身优秀的分子平面性和多样化的电子取代基团使得人们可以方便地改变这类有机染料的分子结构，从而不断优化其双光子吸收性能。但文献中报道的强双光子上转换染料多为简单的甲基毗啶盐，对于其他改进型具有上转换激射能力的染料，则极少见报道。我们课题组在前人研究的基础上，进一步优化和拓展了吡啶类强双光子上转换染料的研究范围，即在简单甲基吡啶盐上转换染料的研究基础上，分别采用优化电子受体、选择对上转换性能有利的配阴离子、和有机无机复合的合成手段获得了三种新型的具有优秀强双光子吸收性能的吡啶类染料，即改进型吡啶盐、稀土配合物和过渡金