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经过数代科学家的持续努力,有机二阶非线性光学(NLO)材料得到了广泛而深入的研究。发色团是有机二阶非线性光学材料的核心组成部分,它一般是具有推拉电子结构的小分子,目前发展出多种体系,取得了非常多的成果。 但是在将研究成果转化为实际应用的过程中,仍然存在一些问题,可以归纳为以下三点。其一,通过分子设计与实验合成制备出具有一阶超极化率(β值)的发色团;其二,通过分子或聚合物结构的改进,提高分子一阶超极化率(β值)到材料的高宏观电光系数(r33)的转换效率;其三是通过聚合物的结构设计获得具有热、光稳定性及取向稳定性的NLO材料。 本文主要旨在通过分子设计与结构改进,提出针对第一、二个问题的解决方案,主要工作如下: 1)引入了苯环硅烷类隔离基团,经过9步反应制得了以苯胺为给体、异弗尔酮为电子桥、CF3-TCF为受体的发色团JRD1。此发色团具有优良的综合性能,可用于进一步的聚合物及器件研究。 2)在传统的苯胺类发色团YL的基础上,设计了两种新型的利用Cu(I)的Click反应的双发色团YL1和YL2,分别经过8步反应得以合成出来,然后使用紫外-可见光谱、电化学分析、热稳定性分析和宏观电光系数的测试对其进行了系统的表征与研究。这两种双发色团YL1和YL2都表现出良好的热稳定性(热分解温度均高于250℃)。通过将YL、YL1和YL2掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,制备了电光聚合物薄膜,当它们的掺杂浓度是25%时,在1310nm波长下测得宏观电光系数(r33)分别是7、20和17pm/V,其中YL1/PMMA薄膜和YL2/PMMA薄膜的宏观电光系数(r33)分别是YL/PMMA薄膜的2.85和2.43倍。高的宏观电光系数(r33)表明新型双发色团的结构可以减弱分子间的偶极-偶极相互作用,进而提高分子一阶超极化率(β值)到材料的高宏观电光系数(r33)的转换效率。 3)在双发色团YL1的基础上,引入以久洛尼定为给体、噻吩桥为电子桥、TCF为受体的发色团,设计并合成了双发色团分子YL3,目前只对其进行了紫外-可见光吸收测试、热物理性能测试,后续工作将会完成进一步的测试。