二维纺锤形生色团分子的合成与光学材料的制备

论文摘要

任何技术的进步都与相应领域材料的发展密切相关。二阶非线性光学材料在高速光通讯、光信息处理和光电子学等实用领域中的应用前景受到越来越广泛的重视。作为光电调制波导器件的基础,二阶非线性光学材料的研究正成为科学家们关注的热点。在光电领域中,设计具有大的分子非线性性质的有机分子仍然面临着巨大的挑战。除了高的分子非线性光学响应外,在许多光学应用方面,还要求材料要有很好的热稳定性和在光通讯波长区域内具有很好的透明性。通常,设计新的非线性材料时主要考虑的参数是生色团分子固有的非线性效率。影响非线性效率的主要因素是生色团分子之间的静电相互作用。这种相互作用不但与生色团分子的给电子基团、供电子基团、π电子共轭桥有关,还与生色团分子的形状有很大关系。实验和理论研究证明球形生色团分子在非线性材料中起到了非常重要的作用,球形生色团对于非线性材料来说可能是理想的形状。这是在聚合物体系中减少偶极-偶极相互作用和改进极化效率的有效方法。本论文正是基于这一思路,主要包括以下几部分研究工作：第二章设计合成了一系列的含氟和不含氟的二维纺锤形生色团分子,并把这些二维纺锤形生色团分子应用于主客体掺杂体系中来制备二阶非线性光学薄膜；第三章设计合成了一系列含有二维纺锤形生色团分子的聚氨酯,并制备出了PU/Poly（MMA-co-GMA）掺杂型非线性光学交联膜；第四章的工作是利用二维纺锤形生色团分子制备出了可紫外光固化交联的非线性光学薄膜和通过溶胶-凝胶法制备出了有机／无机光学杂化薄膜。

论文目录

• 内容提要
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 二阶非线性光学简介
• 1.1.1 基本原理
• 1.1.2 测试方法
• 1.1.2.1 测试分子一阶超极化率的方法
• 1.1.2.2 测试电光系数的方法
• 1.1.3 应用简介
• 1.2 非线性材料的发展史
• 1.3 二阶非线性生色团
• 1.3.1 高β的生色团
• 1.3.2 供电子基团
• 1.3.3 吸电子基团
• 1.3.4 共轭桥和生色团分子
• 1.4 非线性材料的分类
• 1.4.1 极化聚合物的分类
• 1.4.1.1 主客体掺杂型
• 1.4.1.2 共价键联型
• 1.4.1.2.1 侧链型
• 1.4.1.2.2 主链型
• 1.4.1.2.3 树枝状
• 1.4.1.2.4 超支化
• 1.4.1.2.5 有机-无机杂化
• 1.4.2 LB膜
• 1.4.3 自组装
• 1.5 本论文的研究思路和主要内容
• 参考文献
• 第二章 二维生色团分子的设计与合成
• 2.1 二维纺锤形生色团分子的合成与表征
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验部分
• 2.1.4 制备主客体掺杂膜
• 2.1.5 结果与讨论
• 2.2 二维纺锤形氟化生色团分子的合成与表征
• 2.2.1 实验药品与仪器
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.3 制备主客体掺杂膜
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 含有不同侧基的二维纺锤形生色团分子的合成
• 2.3.1 实验药品与仪器
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 含有二维纺锤形生色团分子的聚氨酯的制备
• 3.1 实验药品
• 3.2 实验仪器
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 合成化合物1
• 3.3.2 合成化合物2
• 3.3.3 合成化合物4
• 3.3.4 合成聚氨酯1（PU-1）
• 3.3.5 合成聚氨酯2（PU-2）
• 3.3.6 合成聚氨酯3（PU-3）
• 3.3.7 合成聚氨酯4（PU-4）
• 3.3.8 合成聚氨酯DR19（PU-DR19）
• 3.4 制备聚合物光学薄膜
• 3.5 极化过程
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 合成讨论
• 3.6.2 结构表征
• 3.6.3 聚氨酯的热性能表征
• 3.6.4 交联过程
• 3.6.5 膜的表面形貌表征
• 3.6.6 PU/Poly（MMA-co-GMA）交联膜电光系数测定
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 第四章 制备含有二维纺锤形生色团分子的交联型光学薄膜
• 4.1 紫外光固化法制备二阶非线性光学薄膜
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验部分
• 4.1.4 可紫外光固化膜的制备
• 4.1.5 极化过程
• 4.1.6 结果与讨论
• 4.2 制备有机/无机二阶非线性杂化材料
• 4.2.1 实验药品与仪器
• 4.2.2 合成硅烷化染料（ICTES-STC）
• 4.2.3 非线性光学薄膜的制备
• 4.2.4 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢