论文摘要
螺噁嗪（Spirooxazines, SOs）是 20 世纪 70 年代在螺吡喃（Spiropyrans, SPs）基础上发展起来的一类具有良好光致变色性能的化合物,与螺吡喃相比,它具有很高的抗疲劳性和光稳定性,具有潜在的商业应用前景,可用作光信息储存材料和光致变色镜片。本文系统地研究了哌啶基螺噁嗪（6’-piperidino-1,3,3-trimethylspiro[indolino-2,3’-[3H] naphtha -[2,1-b] [1,4] oxazine]）及氰基螺噁嗪（6-cyano-1,3,3-trimethylspiro[indolino-2,3-[3H] naphtha-[2,1-b][1,4]oxazine]）掺杂的聚甲基丙烯酸甲脂（poly（methyl methacrylate） （PMMA））薄膜光致双折射及全息存储的特性,详细地讨论了薄膜材料全息纪录的动力学过程。关于螺恶嗪/三氯甲烷溶液的荧光光谱也作了简要地分析。我们利用 632.8nm 的 He-Ne 激光光源作为泵浦光,Nd:YAG 激光器发出的二倍频 532nm的激光作为探测光,发光中心波长为 365nm 的汞灯作为预计发光光源。我们考察了在紫外光伴随下的哌啶基螺噁嗪掺杂的聚甲基丙烯酸甲脂薄膜光致双折射值随时间的变化情况,获得了光致双折射的动态平衡。我们又研究了平衡态的光致双折射值随泵浦光的光强变化情况。根据实验结果,我们提出了考虑光取向和光异构两种因素的唯象模型,认为在泵浦光场的作用下,光取向与光异构之间存在着竞争,在泵浦光场功率密度较低的时候,光取向占据主导;而在泵浦光功率密度较高的时候,光异构成为主要的因素。利用此唯象模型所得到的理论值与实验值逆合得很好。在紫外光伴随下,用偏振态分别为s和p的He-Ne激光器发出的632.8nm红光（均为 10mW）交替激发螺噁嗪掺杂的聚甲基丙烯酸甲脂薄膜（SO/PMMA）,用 532nm 的绿光（0.1 mW）作为探测光记录光致双折射的动力学过程。发现透射信号被周期性调制,而且每次调制的最大值随时间逐渐减小并最终趋于稳定。我们提出了泵浦过程中的异构动态平衡与取向动态平衡并存的物理机制。在紫外光的预激发下,啶啶基螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜可以应用于实时全息光栅的记录。偏振全息光栅的记录与写入光的偏振态有关。对于（s,s）偏振光写入的全息光栅,即含有异构光栅的成份又含有取向光栅的成分,在记录开始的一段时间内,取向光栅占据主导,随着记录时间的增加,异构光栅最终成为主要成分。我们通过紫外光的调制实现了偏振全息光栅衍射信号可重复几个循环的调制。哌啶基螺噁嗪掺杂的聚甲基丙烯酸甲脂薄膜可以多次使用而没有表现出疲劳现象。通过对氰基螺噁嗪/PMMA 薄膜偏振全息动力学的研究,及与哌啶基螺噁嗪/PMMA 薄膜的对比,发现氰基螺噁嗪/PMMA 薄膜（s,s） 光栅衍射信号与 （s,p）光栅的衍射信号相差不大。我们认为主要由于在室温下氰基螺噁嗪的开环结构不如哌啶基螺噁嗪的开环结构稳定而导致的这种较小的差异。我们简要地分析了螺噁嗪/CHCl3 溶液的荧光特性,间接地证实了在室温下氰基螺噁嗪的开环结构没有啶啶基螺噁嗪稳定的事实。
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