基于雜環(huán)的幾種強(qiáng)雙光子吸收材料的制備及性能研究.pdf

1、具有雙光子吸收性能的材料在雙光子熒光顯微和成像、光學(xué)微加工、三維光信息存儲等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。合成具有大的雙光子吸收截面的光學(xué)材料一直是研究的熱點(diǎn)。通過閱讀文獻(xiàn),我們了解到多支結(jié)構(gòu)的化合物由于各側(cè)鏈之間的電子耦合作用引起的協(xié)同加強(qiáng)會使雙光子吸收截面大幅提高。
　　 本文合成了兩類熒光化合物,并測試了它們的光學(xué)性能。
　　 一、吡嗪衍生物的合成及雙光子吸收性質(zhì)研究。首次合成三種兩支雙光子吸收有機(jī)分子:即2,5-二(4

2、-氟苯乙烯基)-3,6-二甲基吡嗪(F-PR),2,5-二(噻吩-2-乙烯基)-3,6-二甲基吡嗪(S-PR),2,5-二(呋哺-2-乙烯基)-3,6-二甲基吡嗪(O-PR)。結(jié)論如下:
　　 1、用2,3,5,6-四甲基吡嗪跟醛發(fā)生諾文葛耳(Knoevenagel)反應(yīng)首次合成了三種兩支化合物。對三種化合物的基態(tài)分子構(gòu)型進(jìn)行了優(yōu)化,并計(jì)算了各化合物分子的電荷密度及前沿分子軌道的電子云密度,從中得出電荷轉(zhuǎn)移都是從電子給體轉(zhuǎn)移到吡

3、嗪環(huán)電子受體上的。
　　 2、研究了三種化合物在不同極性溶劑中的發(fā)光性質(zhì),以及不同的電子給體對化合物的線性光學(xué)性質(zhì)的影響。隨著溶劑極性的增加,溶劑對化合物的吸收光譜影響不大；但對單光子激發(fā)熒光的影響比較大,發(fā)射波長隨極性的增加發(fā)生明顯的紅移,且熒光量子產(chǎn)率也逐漸降低,表現(xiàn)出正溶致動力學(xué)效應(yīng)。三種化合物隨著電子給體給電子能力的增強(qiáng),吸收波長、熒光發(fā)射波長發(fā)生明顯紅移,說明基團(tuán)的給電子能力越強(qiáng),分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移越容易進(jìn)行,HOMO和L

4、UMO軌道間隙降低,引起紅移。
　　 3、介紹了雙光子吸收截面的計(jì)算方法及常用的測試方法。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙光子吸收機(jī)理的合理性。比較了雙光子熒光跟單光子熒光的差別以及溶劑極性對雙光子吸收性質(zhì)的影響。雙光子熒光的發(fā)射波長隨電子給體的增強(qiáng)而略微紅移,大約5 nm左右,這跟單光子熒光的變化規(guī)律相似,說明單光子熒光和雙光子熒光的發(fā)射機(jī)制在某些方面是類似的；但是雙光子熒光的發(fā)射波長由于再吸收效應(yīng)作用比單光子熒光的發(fā)生明顯紅移。
　　

5、 二、巴比妥酸衍生的合成及聚集態(tài)熒光研究。傳統(tǒng)的有機(jī)發(fā)光材料在稀溶液中熒光發(fā)射強(qiáng)度比較高,固態(tài)時由于分子聚集形成激基締合物會導(dǎo)致熒光猝滅,這在有機(jī)發(fā)光器件制作中是非常不利的,而具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性質(zhì)的化合物正好可以避免這種弊端。因此本文合成了幾種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性能的化合物。
　　 其中,以5-咔唑苯乙烯基-1,3-二甲基巴比妥酸為研究對象,通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)其確實(shí)具有聚集誘導(dǎo)熒光性質(zhì)。測試了其在溶液及固體狀態(tài)時的熒光光譜,將其摻雜到