新型二阶非线性光学材料的合成、制备及性质研究

论文摘要

二阶非线性光学材料由于在通讯、信息处理系统中的潜在应用前景而引起了许多学者的巨大研究兴趣。其中,二阶非线性光学高分子材料由于具有较大的二阶非线性光学系数、超快的响应速度、低的介电常数、高的激光损伤阈值、低价格、优良的可加工性和可集成性以及分子结构易于剪裁等优点,而受到越来越多的关注,并被认为是最有望市场化的材料。为了解决二阶非线性光学材料在应用过程中因分子极性取向驰豫等材料结构因素而导致的功能退化问题,本论文基于八极分子结构要求设计并合成以吸电子基团很强的均三嗪为核,具有三重对称轴和较大的二阶非线性光学系数的非极性八极分子。通过缩合反应合成以八极分子为主体的有机-无机杂化或有机二阶非线光学高分子材料。研究材料的溶解性、光学透明性、热稳定性、成膜特性、二阶非线性效应以及分子结构与光学性能之间的关系。本论文各章的主要内容简述如下：第一部分为综述。简要的介绍了二阶非线性光学基本原理,二阶非线性光学效应和测试方法,二阶非线性光学生色团分子和聚合物材料的设计理论,并综述了近年来二阶非线性光学材料的研究进展,探讨了材料结构与性能的关系,展望了二阶非线性光学材料的发展方向,并在此基础上提出了本论文的设计思想和研究内容。第二部分为二阶非线性光学生色团八极分子的合成与表征。以八极体系模型为依据,设计并合成了具有高二阶非线性系数的带有活性基团的八极分子三4-{4-[N-乙基-N-（2羟乙基）]氨基苯偶氮基}苯乙烯基均三嗪,并利用核磁共振氢谱和红外吸收光谱对目标分子的结构进行表征。第三部分为二阶非线性光学聚合物的合成与表征。将第二章中合成的带有活性基团羟基的八极分子与二甲基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷聚合成交联型有机-无机杂化二阶非线性聚合物（P1,P2）；与2,4-二异氰酸甲苯酯（TDI）、己二酰氯、辛二酰氯、癸二酰氯、月桂二酸聚合成交联型有机二阶非线性聚合物（P3,P4,P5,P6,P7）,并利用核磁共振氢谱和红外吸收光谱对聚合物的结构进行表征。第四部分为二阶非线性光学薄膜的制备及性质研究。将第二章合成的八极分子（P）和第三章合成的聚合物（P1-P7）制备成薄膜材料,并分析讨论了成膜工艺。研究了聚合物材料的溶解性,利用热失重法（Tg）研究了材料的热稳定性,利用紫外可见光谱研究了材料的光学透明性。关于材料二阶非线性光学性质和聚合物中生色团八极分子的取向稳定性正在委托其他单位进行测试,由于时间关系本文没有进行讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 二阶非线性光学简介
• 1.2.1 非线性光学发展简介
• 1.2.2 基本原理
• 1.2.3 基本效应和测试方法
• 1.3 有机二阶非线性光学生色团简介
• 1.3.1 发展简介
• 1.3.2 有机二阶非线性光学生色团的设计理论
• 1.3.2.1 双能级模型理论
• 1.3.2.2 键长变化理论
• 1.3.2.3 八极体系理论
• 1.4 有机二阶非线性光学材料
• 1.4.1 主/客体掺杂型（guest-host doped）
• 1.4.2 侧链型（chromophore-li nked）
• 1.4.3 主链型（main chain）
• 1.4.4 交联型（crosslinked）
• 1.4.5 可实用NLO高分子材料的基本要求
• 1.5 有机二阶非线性光学生色团及材料研究展望
• 1.6 本课题设计思想和研究内容
• 第二章 二阶非线性光学八极分子的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 三甲基均三嗪的合成
• 2.2.3.2 对氨基苯甲醛的合成
• 2.2.3.3 [N-乙基-N-（-2羟乙基）]苯胺的合成
• 2.2.3.4 4-{4-[N-乙基-N-（2羟乙基）]氨基苯偶氮基}苯甲醛的合成
• 2.2.3.5 三4-{4-[N-乙基-N-（2羟乙基）]氨基苯偶氮基}苯乙烯基均三嗪的合成
• 2.3 结果与表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 二阶非线性光学聚合物的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.3.1 聚合物P1的合成
• 3.2.3.2 聚合物P2的合成
• 3.2.3.3 聚合物P3的合成
• 3.2.3.4 聚合物P4的合成
• 3.2.3.5 聚合物P5的合成
• 3.2.3.6 聚合物P6的合成
• 3.2.3.7 聚合物P7的合成
• 3.3 结果与表征
• 1HNMR谱图结果'>3.3.1 聚合物P1-P7的¹HNMR谱图结果
• 3.3.2 聚合物P1-P7的FT-IR谱图结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 二阶非线性光学薄膜材料的制备及性质
• 4.1 引言
• 4.2 二阶非线性聚合物薄膜的制备
• 4.2.1 ITO玻璃的处理
• 4.2.2 溶液的制备
• 4.2.3 薄膜的制备
• 4.3 聚合物P1-P7的溶解性
• 4.4 聚合物P1-P7的光学透明性
• 4.5 聚合物P1-P7的热稳定性
• 4.6 聚合物P1-P7的二阶非线性
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢