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新型有机-无机二阶非线性光学材料的设计、合成与性能研究

上传者：林福伙
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上传时间：2015-05-05
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新型有机-无机二阶非线性光学材料的设计、合成与性能研究



浙江大学硕士学位论文
摘要
随着光通信、光电子学和光信息处理等实用领域的飞速发展，兼具高非线性、
良好透明性和稳定性的光活性材料在这一领域中得到了越来越广泛的重视。而有
机一无机杂化非线性光学材料作为其中的一种光活性材料因其突破了传统的有
机、无机材料的界限，将有机分子与无机基质在分子水平上融为一体，所以与单
一的无机或有机非线性材料相比，兼具两者的优势，是一种具有广阔研究前景的
材料。
本文在对非线性光学的基本原理进行简单介绍的基础上着重讨论了有机生
色团的分子设计理论，并根据八极分子以及二维电荷转移分子理论设计合成出了
三种新型有机生色团，其特点是分子内含有咪唑或是三嗪的氮杂环以及两个反应
活性基团（羟基１。利用溶剂变色法测得三种生色团ａ、ｂ和ｃ的二阶非线性系数
分别为６９．６、１４４．Ｏ和３７．９（１０００ｅｓｕ? Ｄ）。研究表明三种生色团在具有非线性性
能的同时兼有良好的热稳定性以及透明性，较好地解决了“非线性性一透明性矛
盾”。上述三种生色团与硅氧偶连剂异氰酸基．丙基．三乙氧基．硅烷（ＩｃＴＥＳ）反应生
成三种新型的功能化硅氧烷染料（ＡＳＤ）Ａ、Ｂ、ｃ。所合成出的生色团分子和硅氧
烷染料分子经核磁（ＮＭＲ）、质谱（Ｍｓ）、元素分析、红外（瓜）等确认，并用紫外一
可见吸收光谱（ｕＶ二Ⅵｓ）、热失重（ＴＧＡ）、差示扫描（ＤＳＣ）等测试手段对其透明性、
热稳定性进行了表征。
以ＡＳＤ和正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为先驱体，通过溶胶．凝胶法制备了有机非线性
功能分子与无机Ｓｉ—Ｏ网络两点键联的ＡＳＤ．ＴＥＯＳ体系的有机．无机杂化 薄膜，并
利用原位二次谐波测定了薄膜的非线性光学性能。其中，含有硅氧烷染料Ｂ的
ｄ３３值为８．２２２ｐｒｎ，ｖ，是三种杂化薄膜中具有最大非线性性能的杂化薄膜，与作
为参比的含分散红（ＤＲｌ）杂化薄膜的ｄ３３值（９．３３０ｐｍ，ｖ）相差无几。含有硅氧烷染
料Ａ的ｄ３３为４．３０４ｐｍ／、，。可见，通过非线性功能分子和功能化硅氧烷染料的合
理设计，可有效提高材料的非线性光学特性。
关键词：有机．无机杂化材料，非线性光学（ＮＬＯ），生色团分子，硅氧烷染料（ＡＳＤ），
二次谐波ｆｓＨＧ），溶剂变色法，合成

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