有机双光子吸收材料的合成与表征.ppt

有机双光子吸收材料的合成与表征 1 双光子吸收过程原理及应用2 有机双光子吸收材料的研究进展3 三嗪衍生物的制备与光学性质研究 主要内容 双光子吸收过程一般是两个光子同时被一个分子吸收 或者在极短的时间内两个光子被一个分子相继吸收 一般两个光子吸收的时间差小于0 1飞秒 1飞秒 10 15秒 一般认为吸收是经过一个假想态 virtualstate 然后到达一个分子的激发态 1 双光子吸收过程原理及应用 a双光子吸收b单光子吸收S单线态能级 T三线态能级 V虚拟中间态 hv吸收光能量 Fl荧光 Ph磷光 系间窜越 双光子吸收示意图 1931年Goppert Mayer理论上证明了双光子吸收过程的存在 20世纪60年代激光器出现后 实验观测到双光子吸收现象 由于缺少大的双光子吸收截面材料 均小于10 48cm4 s photon 限制了其应用研究 20世纪90年代后 大双光子吸收截面有机分子被逐渐发现 10 46cm4 s photon 1 2双光子吸收的发现与研究 单光子吸收的强度与入射光强成正比 线形吸收 双光子吸收的强度与入射光强的平方成正比 非线形吸收 单光子吸收的辐照光源一般在紫外区 400nm 双光子在可见 近红外区 800nm 长波长使得入射光的损耗较小 在介质中的穿透性好 1 3双光子吸收的优点 1 4双光子吸收的应用 双光子过程以其特有的三维处理能力和极高的空间分辨率而在生物 物理 化学 医学 微电子技术等广泛领域显示出变革性的应用潜力 双光子上转换激光 双光子光限幅 双光子三维光存储 双光子光动力学疗法 双光子生物荧光显微镜 双光子光聚合等 1 5应用举例 双光子聚合双光子聚合机理与单光子基本相同 惟有光子的吸收机理不同 Kawata将计算机辅助设计和双光子聚合技术相结合 成功的制造出了红细胞大小的立体公牛 长10 m 高7 m Nature 2001 412 697 698 另外还制作出了一个微小的弹簧 弹簧的直径为300nm 用激光作动力拉动弹簧 测出了弹簧的弹性常数为8 2nNm 1 光子晶体是用于控制光的一种器件 工作原理与半导体类似 2 有机双光子吸收材料的研究进展 一般要求 具有共轭大 键 吸电子基团 给电子基团 如D D D A D A A A D A A D结构等 共轭大 键越长 吸收截面越大 分子的偶极矩及极化率都对分子的吸收截面有重大影响 2 1二苯乙烯体系 1998年 Albota等人报道了以反式二苯乙烯为共轭电子中心 不同共轭长度和不同给电子取代基的有机双光子吸收材料Science1998 281 1653 2 2二烷基取代芴体系 Prasad研究组合成了一系列不同取代端基的烷基取代芴衍生物Chem Mater 1998 10 1863 AFX系列双光子吸收材料Chem Mater 2001 13 1896 2 3联苯体系2 4蒽体系2 5二噻吩并噻吩体系2 6二氢菲体系 2 6配合物分子体系 J Mater Chem 2005 15 579 Angew Chem Int Ed 2004 43 2 2 7多分枝分子体系 2 8自组装体系 3 三嗪衍生物的制备与光学性质研究 3 12 4 6 三 3 N 乙基 咔唑乙烯基 均三嗪的制备与光学性质 TC系列化合物在四氢呋喃溶液中的单光子吸收 左 和荧光 右 TC系列化合物的单光子和双光子性质 TC2和TC3在四氢呋喃溶液中 C 4 10 3molL 1 的双光子激发荧光光谱 397GM994GM 3 22 4 6 三 对二苯胺基苯乙烯基 均三嗪的制备与光学性质 T