离子型非线性光学有机新材料OHB-T的设计、合成与特性研究
发布时间：2021-08-29 23:32
随着光电子技术的发展,非线性光学材料特别是有机非线性光学晶体成为了不可缺少的关键材料。有机非线性光学晶体由于在频率转换、太赫兹成像与光谱、光学信息处理与光信号控制等方面的潜在应用需求带来了巨大的发展契机。由于非线性光学性质与分子结构密切相关,各种新型的有机非线性光学晶体已经被设计并研制出来。这些晶体相当一部分以离子型非线性光学有机晶体4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶基对甲苯磺酸盐（DAST）为基准,并将各类取代基团用于调整阴、阳离子的结构以及晶体的空间排列取向。据此,本论文研制出了一种离子型非线性光学有机新材料2-（4-羟基苯乙烯基）甲基苯并噻唑对甲苯磺酸盐（OHB-T）,并从设计、合成到性能方面进行了系统研究。主要研究内容包括:（1）设计了一种离子型非线性光学有机新材料2-（4-羟基苯乙烯基）甲基苯并噻唑对甲苯磺酸盐（OHB-T）。同时,确定了OHB-T的分子结构和空间排列方式,即以羟基-苯乙烯基-苯并噻唑基为D-π-A阳离子结构,对甲苯磺酸盐作为阴离子结构,阴阳离子组成有机小分子在空间有序排列。并且,还计算了OHB-T晶体的电子结构（能带和态密度）和光学性质（复介电常数、折射...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于无中心核DAS的DAST晶体的超分子相互作用
电子科技大学硕士学位论文4图1-1（续）基于无中心核DAS的DAST晶体的超分子相互作用。（a）化学结构；（b）无中心排列；（c）交替的阳离子层和阴离子层；（d）阳离子层；（e）阴离子层[7]有机吡啶盐晶体DAST具有较大的非线性光学系数和较高的电光系数：在波长为1535nm和720nm处测得的电光系数分别约为47pmV-1和92pmV-1[4]，在基波波长1318nm和1907nm处通过SHG测试得到的对角非线性光学极化率分别为2020pmV-1和420pmV-1[45,46]。但是，理论计算的DAST宏观极化率的上限目前还没有达到。即使如此，随着有机非线性光学材料的不断发展，人们发现了DAST晶体存在的一些不足之处：（1）难以得到高纯度的生长原料。由于DAST原料在合成的过程中会出现多种副产物，这些副产物也会溶于甲醇溶液，这对晶体生长的成核过程、溶液的稳定性和晶体的生长过程都是不利的；（2）像DAST这样高质量的非线性光学大体积单晶或薄膜有机晶体的生长仍然是一个紧迫的挑战[43]。培育高质量和大尺寸的DAST晶体通常需要一到两个月的时间，并且生长过程要求温度波动高、控制精度高，同时，DAST晶体的厚度控制也是非常具有挑战性的，需要特殊的晶体工程技术或复杂的切割和抛光过程[24]；（3）在太赫兹波段，DAST会表现出特别强烈的吸收和色散，这样极不利于获得连续宽带的太赫兹光源。这是因为，强烈的吸收会降低THz波产生效率，而强烈的色散也会造成相位匹配难以实现[47]。因此，研制比DAST具有更优的非线性光学性质和更好的晶体生长能力的新型有机晶体，扩大有机NLO材料在非线性光学及太赫兹光子学等领域的应
第一章绪论7图1-2基于具有1,2-喹啉电子受体的无中心核结构HMQ和OHQ晶体的超分子相互作用。（a）HMQ-T的化学结构；（b）HMQ-T晶体的分子堆积图；（c）OHQ-T晶体的分子堆积图[7]
【参考文献】：
期刊论文
[1]非线性有机材料DAST的研究及应用[J]. 谷雨,许向东,连宇翔,李欣荣,范凯,成晓梦,王福,戴泽林,XU Jimmy. 光谱学与光谱分析. 2019(03)
[2]有机电光晶体4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲基苯磺酸盐的太赫兹光谱研究[J]. 连宇翔,戴泽林,许向东,谷雨,李欣荣,王福,杨春,成晓梦,周华新. 物理学报. 2017(24)
[3]有机非线性光学晶体DAST及其在太赫兹领域的应用研究进展[J]. 马玉哲,钟德高,曹丽凤,纪少华,郝伦,唐捷,滕冰. 中国科学:技术科学. 2017(11)
[4]差频可调谐太赫兹技术的新进展[J]. 柴路,牛跃,栗岩锋,胡明列,王清月. 物理学报. 2016(07)
[5]有机晶体材料DAST和DSTMS的电子结构与光学性质[J]. 吴仁珍,方振兴,刘平,曹全贞,邱美,李奕,陈文凯,黄昕,章永凡. 物理化学学报. 2013(12)
[6]非线性光学有机晶体材料的研究进展[J]. 李亮,尹建红,曹珺,杨洲. 化学通报. 2011(05)
[7]非线性光学晶体4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲基苯磺酸盐的制备与性能研究[J]. 牛睿祺,董慧茹,王云平. 物理学报. 2007(07)
硕士论文
[1]DAST晶体的控制生长及其光学特性研究[D]. 周华新.电子科技大学 2019
[2]柔性太赫兹吸波器的设计与制作[D]. 王福.电子科技大学 2018
[3]新型有机非线性光学材料的设计制备及性能研究[D]. 陈垒.电子科技大学 2016
[4]噻唑类分子光谱和热力学性质的理论计算[D]. 徐布一.四川师范大学 2010
本文编号：3371592
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于无中心核DAS的DAST晶体的超分子相互作用
电子科技大学硕士学位论文4图1-1（续）基于无中心核DAS的DAST晶体的超分子相互作用。（a）化学结构；（b）无中心排列；（c）交替的阳离子层和阴离子层；（d）阳离子层；（e）阴离子层[7]有机吡啶盐晶体DAST具有较大的非线性光学系数和较高的电光系数：在波长为1535nm和720nm处测得的电光系数分别约为47pmV-1和92pmV-1[4]，在基波波长1318nm和1907nm处通过SHG测试得到的对角非线性光学极化率分别为2020pmV-1和420pmV-1[45,46]。但是，理论计算的DAST宏观极化率的上限目前还没有达到。即使如此，随着有机非线性光学材料的不断发展，人们发现了DAST晶体存在的一些不足之处：（1）难以得到高纯度的生长原料。由于DAST原料在合成的过程中会出现多种副产物，这些副产物也会溶于甲醇溶液，这对晶体生长的成核过程、溶液的稳定性和晶体的生长过程都是不利的；（2）像DAST这样高质量的非线性光学大体积单晶或薄膜有机晶体的生长仍然是一个紧迫的挑战[43]。培育高质量和大尺寸的DAST晶体通常需要一到两个月的时间，并且生长过程要求温度波动高、控制精度高，同时，DAST晶体的厚度控制也是非常具有挑战性的，需要特殊的晶体工程技术或复杂的切割和抛光过程[24]；（3）在太赫兹波段，DAST会表现出特别强烈的吸收和色散，这样极不利于获得连续宽带的太赫兹光源。这是因为，强烈的吸收会降低THz波产生效率，而强烈的色散也会造成相位匹配难以实现[47]。因此，研制比DAST具有更优的非线性光学性质和更好的晶体生长能力的新型有机晶体，扩大有机NLO材料在非线性光学及太赫兹光子学等领域的应
第一章绪论7图1-2基于具有1,2-喹啉电子受体的无中心核结构HMQ和OHQ晶体的超分子相互作用。（a）HMQ-T的化学结构；（b）HMQ-T晶体的分子堆积图；（c）OHQ-T晶体的分子堆积图[7]
【参考文献】：
期刊论文
[1]非线性有机材料DAST的研究及应用[J]. 谷雨,许向东,连宇翔,李欣荣,范凯,成晓梦,王福,戴泽林,XU Jimmy. 光谱学与光谱分析. 2019(03)
[2]有机电光晶体4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲基苯磺酸盐的太赫兹光谱研究[J]. 连宇翔,戴泽林,许向东,谷雨,李欣荣,王福,杨春,成晓梦,周华新. 物理学报. 2017(24)
[3]有机非线性光学晶体DAST及其在太赫兹领域的应用研究进展[J]. 马玉哲,钟德高,曹丽凤,纪少华,郝伦,唐捷,滕冰. 中国科学:技术科学. 2017(11)
[4]差频可调谐太赫兹技术的新进展[J]. 柴路,牛跃,栗岩锋,胡明列,王清月. 物理学报. 2016(07)
[5]有机晶体材料DAST和DSTMS的电子结构与光学性质[J]. 吴仁珍,方振兴,刘平,曹全贞,邱美,李奕,陈文凯,黄昕,章永凡. 物理化学学报. 2013(12)
[6]非线性光学有机晶体材料的研究进展[J]. 李亮,尹建红,曹珺,杨洲. 化学通报. 2011(05)
[7]非线性光学晶体4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲基苯磺酸盐的制备与性能研究[J]. 牛睿祺,董慧茹,王云平. 物理学报. 2007(07)
硕士论文
[1]DAST晶体的控制生长及其光学特性研究[D]. 周华新.电子科技大学 2019
[2]柔性太赫兹吸波器的设计与制作[D]. 王福.电子科技大学 2018
[3]新型有机非线性光学材料的设计制备及性能研究[D]. 陈垒.电子科技大学 2016
[4]噻唑类分子光谱和热力学性质的理论计算[D]. 徐布一.四川师范大学 2010
本文编号：3371592
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3371592.html
