苯乙烯嘧啶和苯乙烯咪唑类卟啉衍生物的设计、合成以及非线性光学性能的研究

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伴随着信息科技的进步与发展,社会日益激烈的竞争需要更大规模的信息传输、存储和更快的处理速度。为了满足现代社会的需求,光子信息技术由于其承载量大、响应速度快、互联能力和并行能力强、安全保密性能高的诸多不可替代的优点存在,光子信息技术取代电子信息技术的发展已经不容置疑。   到目前为止,光子信息科技已经逐步成为世界各国科技迅猛发展的核心技术之一。而非线性光学材料(nonlinear optical material,NLO)在光子信息技术的研究领域中占据着举足轻重的地位。非线性光学的研究已经成为光学、物理、化学等众多交叉学科的前沿领域,非线性光学功能材料的研究已经进入了前所未有的发展阶段。   在众多的非线性功能材料中,光限幅材料的研究是当前功能材料的研究热点之一。光限幅材料和器件主要用于保护人的眼睛、光学器件以及光学传感器不受强烈激光脉冲的伤害。先进的光限幅器不仅可以很大程度地削弱具有潜在危害的强激光束,而且对周围低强度的光线具有很好的透过率。在综述非线性材料NLO(含光限幅)机理和NLO功能材料研究现状的基础上发现,非线性光学材料卟啉就是一种非常好的光限幅材料,在可见光区(350-800nm)具有很好的反饱和吸收性能,能在可见光区对强激光起到很好的防护作用,但是在近红外区(800-2500nm)的防护能力较差。而根据研究现状可以看出,苯乙烯嘧啶和苯乙烯咪唑材料具有很好的双光子性能,就能够弥补卟啉在近红外区防护能力差的缺点。   为了满足人们对材料特殊功能的需求,制备从可见光区到近红外区域具有宽波段光限幅响应材料,在这里我们选用苯乙烯基咪唑基团和苯乙烯基嘧啶基团作为功能官能团,并且利用共价化学键引入到卟啉大环分子中去,从而合成了苯乙烯嘧啶基卟啉和苯乙烯咪唑基卟啉两类卟啉衍生物。通过对光谱性能的研究,我们发现激发能量能够从苯乙烯基咪唑基团或苯乙烯基嘧啶基团转移到卟啉环,从而不仅大大提高了卟啉分子对光的吸收能力,而且更大程度上提高卟啉分子的非线性吸收能力。通过对非线性光学性能的研究,证明这两类卟啉衍生物具有较强的非线性吸收,可以被作为光限幅材料应用到实际的生产生活中,来满足人们对功能材料的迫切需求。
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