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(chǔ)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(guò)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(huì)使雙光子吸收截面大幅提高。
　　 本文合成了兩類(lèi)熒光化合物,并測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)化合物的吸收光譜影響不大；但對(duì)單光子激發(fā)熒光的影響比較大,發(fā)射波長(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)、熒光發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)生明顯紅移,說(shuō)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(cè)試方法。通過(guò)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(duì)雙光子吸收性質(zhì)的影響。雙光子熒光的發(fā)射波長(zhǎng)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(shuō)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(lèi)似的；但是雙光子熒光的發(fā)射波長(zhǎng)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(shí)由于分子聚集形成激基締合物會(huì)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(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)其確實(shí)具有聚集誘導(dǎo)熒光性質(zhì)。測(cè)試了其在溶液及固體狀態(tài)時(shí)的熒光光譜,將其摻雜到