几类花菁染料的制备及其光学性能

  本文关键词：几类花菁染料的制备及其光学性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在功能染料的制备和应用领域,由于功能染料优异的光学性能,在线性光学和非线性光学方面得到了广泛的研究。在线性光学方面,主要研究功能染料的紫外吸收和荧光发射性质,从而应用于生物探针、生物组织染色以及医疗诊断等领域。在非线性光学方面,主要研究功能染料的二阶非线性光学性能和三阶非线性光学性能,从而应用于非线性光学材料、光限幅、光学开关等领域。花菁染料作为最重要的一种功能染料,因其独特的共轭骨架结构、结构的可设计性、吸收和发射波长的可调节性以及优异的线性光学性能和非线性光学性能,而被广泛应用于生物探针、生物组织染色、非线性光学材料等众多领域,新型的花菁染料的设计与制备成为有机光电材料研究的重要基础之一。荧光生物探针由于操作简单、灵敏度高、对细胞和生物体损伤比较小,广泛应用于生物分析领域。氢离子是最重要的带电粒子之一,在活细胞和组织内的生物过程中起着极其重要的作用,例如,细胞的增殖和凋亡过程,多药耐药性,离子运输,细胞内吞作用以及肌肉收缩等,开发出新型的p H探针是迫切需要的。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础,RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用。因此,了解体内DNA/RNA的组织和结构非常重要,使用有机小分子结合DNA/RNA的荧光染色技术是生物研究和医疗诊断所需要的,主要包括细胞内荧光成像和DNA/RNA定量检测。非线性光学材料是光子技术的重要物质基础,其中的三阶非线性材料广泛应用于各光学高新技术应用领域;本论文详细介绍了几类花菁染料的制备及其光学性能,分为四个部分,前三个部分主要研究了花菁染料的线性光学性能及其在生物检测方面的应用,第四部分主要研究了花菁染料的非线性光学性能及其在三阶非线性光学材料中的应用,具体内容如下:1.将吲哚盐与苯酚基团通过双键连接起来合成了两个半菁染料5a-5b。在质子化和去质子化的过程中,探针5a的紫外吸收在455 nm和578 nm处发生了比色型响应,其发射光谱在594 nm和654 nm发生了比例型响应。同时,探针5a具有非常大的斯托克斯位移,酸性条件下为139 nm,碱性条件下为76 nm。苯酚邻位如被拉电子基团溴取代则可以获得更小的p Ka值的探针5b。由于探针5a低毒性的特点,它能用来监测细胞内近中性p H的波动。2.一类末端氨基的半菁染料7a-7f被设计并合成,它们的最大发射峰都在近红外区域,其中含有苯并噻唑基团的化合物7d具有最好的光热稳定性。所以,化合物7d被用来检测商业化的DNA和RNA,荧光响应在575 nm到850 nm波长范围内。此外,染料7d能够选择性地检测活的He La,KB和V79细胞内的RNA。结果表明,染料7d可以作为一种近红外荧光探针用于活细胞内核仁的染色。3.两个含正电荷取代基链的半菁染料8a-8b被设计并合成,它们的最大发射峰都在近红外区域。相对于探针7d,探针8a-8b与核酸作用后荧光增强的倍数更大,探针8a与DNA和RNA作用后,荧光分别增强16.4倍和13.2倍,探针8b则分别增强31.5倍和24.7倍。在细胞成像实验中,探针8a能够用于固定He La细胞的细胞核染色,而探针8b能够用于固定He La细胞的细胞核仁以及细胞质的染色。此外,探针8a和8b都能用来区分活细胞和死细胞。4.两个含有喹啉基团的对称三甲川菁染料11a-11b被设计并合成。在532 nm的激光激发下,乙基链取代的三甲川菁染料11a表现出很强的反饱和吸收和非线性折射现象。它的衍生物——含有柔性长烷基链的染料11b被用来增加染料的成膜性能,因此,染料11b的薄膜表现出较好的三阶非线性光学性能,具有较大的三阶非线性吸收系数,在皮秒和纳秒条件下,χI(3)和χ(3)分别为3.42×10-8 esu和3.23×10-9 esu。

  本文关键词：几类花菁染料的制备及其光学性能，，由笔耕文化传播整理发布。