新型久洛尼定类非线性光学发色团的合成及性能研究

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有机二阶非线性光学发色团作为电光器件的潜在核心组成部分,得到了研究人员的广泛关注。因此,发色团的设计和合成在非线性光学领域具有重要意义。目前来说制备高性能有机二阶非线性光学材料的难点主要有以下几点:1)合成的发色团结构复杂,合成产率低,成本较高;2)将发色团分子的高微观非线性转化为材料的宏观电光系数;3)提高材料对于光、热、化学环境等的稳定性。  基于以上几点,本论文的工作一方面通过设计合成简单易得且电光活性高的发色团分子,研究发色团结构对性能的影响;一方面制备稳定性优良的电光聚合物,提高从发色团微观电光活性向宏观电光活性的转化。主要工作如下:  1)首次通过引入微波辅助有机合成法(MAOS)代替传统加热法合成了三种具有高一阶超极化率的以久洛尼定衍生物为给体、TCF/CF3-Ph-TCF为受体、环多烯为电子桥的发色团,反应总产率提高了近两倍,反应时间缩短至1h以内。实验测得含TCF受体发色团的最大电光系数为192 pm/V,约为含CF3-Ph-TCF受体的发色团的七倍,在非线性光学(NLO)器件中具有潜在的应用价值。  2)将噻吩作为电子桥,结合环多烯电子桥发色团来研究两种最典型电子桥对于发色团的各项性能的影响。含有噻吩桥的发色团热稳定性较好,宏观电光系数较大,而一阶超极化率比含有环多烯类电子桥的发色团小。对于含有不同强度受体的发色团来说,当发色团电子桥为噻吩环时,发色团的电光活性随着受体强度的增加而增加。说明发色团电子桥和受体的结构不同对发色团从微观到宏观的影响都很大,充分的反映了结构性质关系的重要性。本章中实验测得的最大电光系数为329 pm/V,在NLO光学器件中具有很好的应用前景。  3)首次将具有高电子传输能力的二并噻吩结构引入久洛尼定类发色团,研究发现二并噻吩基团作为电子桥时的发色团的一阶超极化率远高于作为侧链辅助基团时的发色团,而前者的电光系数却远低于后者;其次,通过同时引入二并噻吩基团和异佛尔酮基团作为混合电子桥,研究证明同时引入两种不同电子桥时可以一方面增加发色团的一阶超极化率,另一方面降低发色团的吸收波长,在一定程度上解决了“非线性-透明性”问题。此外,含有二并噻吩基团的发色团具有很好的NLO性能和热稳定性,在制备新一代有机电光器件中具潜在应用价值。
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