二苯乙烯衍生物和二噻吩并噻吩衍生物的双光子吸收截面的理论研究

用AM1和INDO/CI理论方法,系统研究了二苯乙烯衍生物和二噻吩并噻吩衍生物的结构和电子光谱.在正确的UV-vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置.用完全态求和(SOS)公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同骨架以及不同取代基对双光子吸收截面的影响.

反式二苯乙烯系列衍生物双光子吸收截面的理论研究

采用 PM3和 INDO/ CI理论方法 ,系统研究了对称取代反式二苯乙烯衍生物的结构和电子光谱 .在正确的 UV-Vis光谱基础上 ,预测了双光子吸收峰的位置 .自编程序用 SOS公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面 。

具有大的双光子吸收截面的A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物的合成

合成了A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物FR[2,5-二氰基-1,4-二(4'-氟苯乙烯基)苯],并采用核磁共振、红外光谱和元素分析等手段对其进行了表征.用飞秒脉冲诱导荧光光谱法分别研究了2个A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物FR与CY[2,5-二氰基-1,4-二(4'-氰基苯乙烯基)苯]以及2个D-A-D型双苯乙烯基苯类化合物MO[2,5-二氰基-1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯]和MA[2,5-二氰基-1,4-二(4'-二甲胺基苯乙烯基)苯]的单、双光子吸收与发射特性.实验结果表明,最大单光子吸收与发射波长随末端取代基供电子能力的增强而增大,末端强吸电子基化合物FR和CY具有相当高的荧光量子产率(分别为0.92与0.89)、较长的荧光寿命(分别为5.8与6.1 ns)及较大的双光子吸收系数(分别为19.1与20.5).末端带强吸电子基的化合物FR与CY的双光子吸收截面(δ,分别为6350 GM和6870 GM)比末端带供电子基的化合物MO和MA的δ(分别为270 GM与1790 GM)要大得多,表明A-A-A型双苯乙烯基苯类化合物具有异常大的δ.

双光子吸收截面的测量方法

综述了非线性透过率法、Z -扫描技术、双光子诱导荧光法、双光子瞬态吸收光谱法等各种测量双光子吸收截面的方法 ,分析了各种测量方法的特点。

不同类型二苯乙烯衍生物双光子吸收截面的理论研究

用AM1和INDO/CI理论方法,系统研究了不同类型二苯乙烯衍生物(D-π-D,A-π-A,D-π-A)的结构和电子光谱.在正确的UV-vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置.用SOS公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同取代基对双光子吸收截面的影响.

吡啶基团的对称性和离子化对分子双光子吸收截面的影响

采用超快速激光光谱方法研究了含吡啶基团的四个联苯乙烯衍生物及两个杂环分子(A:4,4′-二(2-(4-吡啶基)乙烯)联苯;B:4,4′-二(2-(2-吡啶基)乙烯)联苯;C:1-甲基-4-(2-(4′-(2-(4-吡啶基)乙烯基)-4-联苯)乙烯基)吡啶碘盐;D:1-甲基-2-(2-(4′-(2-(2-吡啶基)乙烯基)-4-联苯)乙烯基)吡啶碘盐;E:4-(2-(9-丁基-9氢-3-咔唑)乙烯基)-1-甲基吡啶碘盐;F:4-(2-(9-丁基-9氢-3-咔唑)乙烯基)-1-甲基喹啉碘盐)的结构-性能关系.实验结果显示双光子吸收截面最大的是分子E,高达617.3GM;最小的是分子B,为19.3GM(1GM=10-50cm4·s·photon-1).实验研究结果表明,分子中吡啶基团的对称性及其离子化对分子双光子吸收截面起很重要的作用;进一步用理论计算证实了以上实验结论并对其机制进行了分析讨论.

皮秒激光透射率法表征高分子薄膜双光子吸收截面

为了有效地测量有机薄膜的双光子吸收截面,针对较薄有机薄膜(约60μm)和有限激发光源功率,提出了基于非线性透过率测量法的皮秒激光脉冲激发等效多层膜非线性透过率法来实现双光子吸收截面的测量。首先在PC材料基板上旋涂偶氮染料薄膜,将带有偶氮薄膜的PC基板剪切成小块(20 mm×20 mm),并将5块叠加起来作为测量样品,然后采用LD泵浦的Nd∶YVO4皮秒锁模激光器(脉冲宽度为20 ps、重复频率为56.8 MHz、输出波长为1 064 nm)激发样品。在实验中,通过测量样品的非线性透过率,拟合偶氮样品的透过率曲线,最终得到了双光子吸收截面(634.2 GM)。与其他测量方法相比,此方法简单、有效。

双光子吸收截面自动化测量系统研究

为快速精确测量双光子材料的吸收截面,研究制作了一套基于双光子诱导荧光法的自动化双光子吸收截面谱仪.该系统基于虚拟仪器平台,实现了功率实时反馈、步进电机同步控制、荧光光谱快速采集、线性分析和双光子吸收光谱分析等功能,是集功率反馈控制到光谱采集、处理为一体的软件自动化操作平台,是研究双光子吸收截面的实用工具.

具有大的双光子吸收截面的四羧酸二萘嵌苯衍生物的理论研究

用密度泛函方法和ZINDO方法,从理论上研究了一系列四羧酸二萘嵌苯的衍生物(PTCDs).对其平衡几何、电子结构和单双光子吸收性质进行了详细的计算研究.结果表明,此系列衍生物的双光子吸收截面主要由其主体结构(二萘嵌苯)决定.△EH-L(HOMO与LUMO间的能隙)的减小,HOMO轨道能量的增大,分子主轴两端取代基给电子强度的增强,共轭长度的增大以及分子刚性的增强都有利于此系列化合物双光子吸收截面的增大.并设计了比文献报道的C分子有更大的双光子吸收截面的两个分子D1,D2.

含时电离对分子动态双光子吸收截面的影响

通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了含时电离对分子材料4,4-二甲氨基二苯乙烯的动态双光子吸收截面的影响。研究结果表明,对周期量级的飞秒脉冲,介质发生的主要是一步共振双光子吸收,入射光强较高时出现双光子吸收饱和现象,入射光强小于双光子吸收饱和光强时介质的双光子吸收截面随入射光强的增大线性减小。在不同的传播距离处,分子的双光子吸收截而有较大的差别,因此,在对不同的实验条件下测得的双光子吸收截而数值进行比较时,需要考虑样品厚度对实验结果的影响。在同一传播距离处,随光电离截面取值的增大介质的双光子吸收截面减小。利用飞秒脉冲测量分子的双光子吸收截面时,通过数值模拟,讨论了已有解析结果的适用条件。

基于量子阻抗Lorentz振子的含芴二茂铁衍生物双、三光子吸收

文中基于量子阻抗洛伦兹振子(Quantum Impedance Lorentz Oscillator,QILO)模型,研究了含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子吸收特性。首先,理论推导并给出了用有效量子数、电子电量及质量和玻尔半径等微观量表示的该振子四、五阶非线性效应参量的计算参考公式。在此基础上,利用QILO模型,通过拟合取代基为R=NO_(2)的含芴二茂铁衍生物分子线性吸收光谱,得到了其在400 nm峰值附近的电子跃迁前后的有效量子数,并进一步推算了该分子的双、三光子吸收截面。数值计算结果显示:该化合物分子在793 nm波长附近的双光子吸收截面为0.49×10^(-20)cm^(4)⋅GW^(−1),在1260 nm和1314 nm附近的三光子吸收截面分别为2.01×10^(-25)cm^(6)⋅GW^(−2)、1.00×10^(-25)cm^(6)⋅GW^(−2),与实验结果均吻合较好。文中结果说明:QILO模型可以较好地描述以NO_(2)作为取代基的含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子的吸收特性。根据QILO模型的“依据介质的线性吸收光谱可以估算其多光子吸收截面”的特点,该模型或许能为寻找具有大的双、三光子吸收截面的材料提供一种可供参考的理论分析方法,降低研究多光子过程的综合实验成本。

具有双光子吸收的咔唑类分子的设计、合成及光谱特性

设计、合成了四个新的咔唑类具有较大双光子吸收截面的化合物 ,研究它们的光谱特性 ,对双光子吸收的构效关系进行初步探索 .

多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收和光功率限幅特性

采用非线性透过率法测定了多枝[1,3,4]-噁二唑衍生物的双光子吸收性质.测定了化合物的单光子荧光光谱和双光子荧光光谱,在800 nm波长的激光激发下,9-乙基-3,6-双{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4]噁二唑-2-苯乙烯基}-咔唑(3)和三-{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4]噁二唑-2-苯乙烯基-4-苯基}-胺(4)能够发出很强的蓝色和黄绿色双光子上转换荧光,荧光峰分别位于485和547 nm.这些多枝结构化合物的双光子吸收截面较大(数值超过104GM),并具有很强的光限幅效应.多枝分子中重复单元的推拉电子结构和协同效应有效地增强了分子的双光子吸收性质.

有机杂环分子的双光子吸收特性

利用少态模型和密度泛函理论计算了新近合成的三个具有有机杂环结构的苯并噻唑衍生物的非线性光学性质.计算结果表明,随着有机分子的!电子离域结构的增大,最大吸收峰红移.当共轭链较长时,共轭链的增长对增强分子双光子吸收截面的影响远大于吸电子基强度变化的影响.该类分子具有较好的双光子吸收特性.并推测了三个分子的电荷转移过程.

三芳基咪唑类化合物的合成及其双光子吸收性能研究

合成了系列三芳基咪唑化合物,用1H NMR、有机质谱和元素分析表征了其结构。测定了化合物的线性吸收光谱和荧光发射光谱,用稀溶液荧光比较法测定了荧光量子产率,X-衍射测定了化合物的晶体结构,以超快速飞秒激光研究了化合物的双光子吸收截面。测试结果表明:三芳基咪唑是一类新型有效的双光子吸收化合物,具有D-π-A结构的三芳基咪唑有着较高的荧光量子产率和较大的双光子吸收截面,具有双光子诱导蓝光发射光学特性,是双光子荧光显微与成像的候选材料。

溶剂对N-{4-[(反式)-2-(4-硝基苯基)乙烯基]苯基}-N,N-二苯氨基分子双光子吸收特性的影响

在从头计算的基础上 ,利用两态模型对溶剂对N { 4 [(反式 ) 2 (4 硝基苯基 )乙烯基 ]苯基 } N ,N 二苯氨基分子双光子吸收特性的影响进行了理论研究。计算结果表明 ,溶剂对该分子的双光子吸收截面影响较大 ,双光子吸收截面随着溶剂极性的增加而增加。

1,3,4-噁二唑衍生物的双光子吸收和双光子泵浦荧光

依据“推电子基-共轭中心-拉电子基-共轭中心-推电子基”的模型将电荷传输型1,3,4-噁二唑环嵌入芳香共轭体中,通过Wittig-Horner反应合成了2种对称型强双光子吸收和双光子诱导荧光分子2,5-二[4-(2-芳基乙烯基)苯基]-1,3,4-噁二唑.它们的氯仿溶液在锁模Nd:YAG激光器800nm激光照射下,发射出很强的双光子上转换荧光,其最强荧光分别在波长507和475nm.采用非线性透过率法测得其双光子吸收截面分别为1.07×10-46和6.6×10-47cm4?s?photon-1.这2个对称型D-π-A-π-D生色分子从激发端基到π共轭桥的有效能量传输,对双光子吸收和双光子荧光发射能力贡献较大.

含三种不同π电子中心的几种双光子吸收材料的理论研究

用密度泛函理论及 ZINDO方法 ,从理论上研究了含二苯乙炔、二苯乙烯和偶氮苯等 3种不同 π电子中心的几种非线性光学 ( NLO)材料的双光子吸收截面δ(ω)及三阶非线性光学系数 (γ) .同时以正确的分子几何构型及 UV-Vis光谱为基础 ,系统地研究和对比了它们的单光子吸收 ( OPA)和双光子吸收 ( TPA)

一种三取代结构双光子吸收材料的合成

合成了一种新型三取代结构的双光子吸收材料1,3,5-三[4-[2-(3-吡啶)乙烯基]苯基]苯(4),通过元素分析、电喷雾质谱、1HNMR和红外对其进行表征。测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱和双光子荧光光谱,并测出其双光子吸收截面为7.63×10-48cm4.s.photon-1。利用合成的1,3,5-三[4-[2-(3-吡啶)乙烯基]苯基]苯作引发剂,以甲基丙烯酸甲酯齐聚物作单体(CN120C80),200fs,76MHz、Ti∶sapphire飞秒激光器作光源,进行了三维周期微结构的制作。所合成化合物是潜在应用前景的双光子吸收材料。

双光子吸收光谱

本文报道以皮秒脉冲激光抽运的光参量放大器为宽带可调谐激发光源 ,直接测量非线性光学材料的双光子吸收谱的方法。光参量放大器不但可调谐谱带很宽 ,而且可用一对尼科尔棱镜很容易地实现全波段功率足够强和相等 ,使此方法的测量结果准确可靠。用此方法研究了一个新有机化合物的双光子吸收谱。