新型偶氮苯衍生物的非线性光学特性研究

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非线性光学材料在光开关、光通信以及光限幅等领域具有广泛的应用,近年来,人们对新型非线性光学材料的性质及科学机制研究也越来越深入。非线性光学材料按化学性质可以分为有机非线性光学材料、无机非线性光学材料和复合非线性光学材料。有机非线性光学材料具有快的非线性响应、大的非线性光学系数、低的介电常数、高损伤阈值等等优点,引起了人们广泛的关注,也是该领域的研究热点之一。偶氮苯化合物是一种传统的光子学材料,由于其具有良好的光敏性、非线性光学特性、以及在光学器件、光信息储存和生物材料等领域所展示的潜在应用前景,近年来受到科研工作者的广泛关注。因此,设计和获得具有良好非线性光学性质的新型偶氮苯衍生物具有重要的科学意义和应用价值。  本论文从分子设计出发,合成了含噁唑基团的新型偶氮苯衍生物分子,通过吸收光谱、荧光光谱等手段对该分子结构和性质进行了研究,利用z扫描技术对合成的两种偶氮苯衍生物以及偶氮苯衍生物掺杂纳米金颗粒复合物的线性和非线性光学性质进行了研究,并讨论了其非线性光学特性的机制;通过研究对比分析偶氮苯衍生物掺杂纳米金颗粒前后的非线性光学特性的变化,探讨了纳米金颗粒对材料的非线性光学特性的重要影响。为偶氮苯复合物这类新材料的深入研究提供了一些有价值的参考。  本论文的主要内容如下:  1.设计并合成了两种偶氮苯衍生物,并利用了核磁共振、元素分析等方法对其分子结构进行确认。  2.利用z扫描技术分别测试了这2种偶氮苯衍生物的三阶非线性光学响应,并根据公式计算了二者的非线性吸收系数和非线性折射率。对于偶氮苯衍生物的非线性测试表明:此类偶氮苯衍生物具有较高的非线性系数的主要是因为偶氮苯的光致取向、大π电子体系和溶质和溶剂之间的氢键作用等共同作用导致的。AOB-t8的非线性系数是 BN的非线性系数的2.11倍,主要是由于AOB-t8引进了吸电子基恶二唑和供电子基苯环,更易于电子云的流动,所以其非线性系数更高。  3.制备了偶氮苯衍生物和纳米金颗粒的复合物,用z扫描技术测试了复合物的非线性光学特性,通过对比发现复合物的三阶非线性极化率变小,基于表面等离子体共振和局域场理论对结果进行了分析,研究了纳米金颗粒的加入对复合物的非线性光学性质的影响。
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