新型咪唑类及联二萘酚类衍生物的合成及其三阶非线性光学性能的研究

摘要

随着非线性光学材料的发展，有机非线性光学材料由于其非线性光学系数大，激光损伤阈值高，介电常数低，光学响应时间短，便于控制和易于剪裁等优点而受到人们的日益关注。在共轭体系中引入吸电子基团和供电子基团，形成D-π-A、D-A-D或A-D-A型化合物，可以增大分子内的电荷转移程度，降低电子从基态跃迁到激发态的能量，增大电子跃迁偶极距，增大非线性材料的非线性光学系数，虽然通过这种方法合成的非线性材料有很多，但是对于具有较大 π 共轭体系和易离域电子的咪唑衍生物及联二萘酚衍生物，人们对其非线性光学性能的研究较少。本文利用苯基咪唑和 1,1'-联二萘酚作为共轭基团和电子给体，通过与不同类型的受体进行反应，得到了两大类不同的D-π-A型化合物。通过核磁对其进行了结构表征，研究了化合物的紫外，荧光及三阶非线性光学性质和金属离子对化合物非线性光学性能的影响。 在利用Z扫描法研究咪唑衍生物（化合物1-4）三阶非线性光学性能的实验中发现，改变化合物的受体部分对化合物的三阶非线性光学性质影响较大：在皮秒下的Z扫描实验中发现，咪唑氰根类化合物（化合物1和2）有非线性吸收现象，且化合物1为反饱和吸收，化合物2为饱和吸收，咪唑羧酸类化合物（化合物3）及咪唑四氮唑类化合物（化合物4）没有非线性吸收现象，金属离子的加入对化合物1-3三阶非线性光学性能的影响较大，对化合物1，3来说加入Ni2+后其三阶非线性增强，加入其它金属离子如：Hg2+，Cd2+，Co2+，Cu2+，Ag+，Al3+，Fe3+，Zn2+后其三阶非线性消失，对化合物2来说加入Hg2+后其三阶非线性由饱和吸收变为反饱和吸收。 在利用 Z扫描法研究联二萘酚衍生物（化合物 5-18）三阶非线性光学性能的实验中发现，改变化合物的受体部分对化合物的三阶非线性光学性质影响不大，金属离子的加入对化合物8、10、11和15的三阶非线性影响较大，对化合物8来说加入Hg2+后其三阶非线性从无到有，对化合物10来说加入Ni2+，Cd2+，Ag+，Al3+，Fe3+，Hg2+后其三阶非线性从无到有，且除了加入Ag+后是饱和吸收外其它均为反饱和吸收，其中加入Hg2+后其非线性吸收最大，对化合物11来说加入 Co2+，Cu2+，Ni2+，Cd2+，Fe3+，Hg2+后其三阶非线性发生变化，且除了加入Cu2+其非线性吸收增大外其它均使其非线性吸收减弱，对化合物15来说加入Cu2+，Fe3+后其三阶非线性从无到有。

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