新型花菁染料Langmuir-Blodgett膜的光学特性研究

摘要

Langmuir-Blodgett(LB)膜是一种超薄有序组装膜。LB膜技术是一种可以在分子水平上精确控制薄膜厚度的制膜技术。由于该膜具有分子排列的高度有序性以及膜材料分子以单分子层成膜这两大特点，决定了它们具有许多为采用其它技术获得的薄膜所没有的独特性能，在物理学、生物学、化学等领域，特别是分子电子学、分子生物学、现代化学等一系列高技术领域具有十分广阔的应用前景。 本文简要地介绍了LB膜基本知识及其制膜原理。利用这种方法，我们制备了新型花菁(HQ)染料的LB多层膜，并对其光学特性进行了研究。 首先，我们测得了HQ分子LB膜的Ⅱ．A曲线，并用椭圆偏振光谱法(SE)和x光小角衍射法(SAXD)对其进行了研究。结果表明，HQ分子可以形成稳定且高度有序的LB膜。由于HQ分子在亚相上倾斜角的变化所引起的相变，UQ分子LB膜在单分子面积约为0．8nm2附近处出现了临界点。 根据椭偏法所测得的数据，利用“空气一LB膜一硅衬底”三层结构模型和Cauchy公式，计算得出HQ分子LB多层膜折射率与波长间的函数关系，薄膜的平均厚度为2．45nm。这与使用x光小角衍射(SAXD)法所得结果基本吻合，这一结果进一步验证了椭偏(SE)法在表征有机超薄膜方面的有效性和准确性。 其次，我们利用紫外可见吸收光谱法对该LB膜成膜过程中的聚集情况以及薄膜的结构、各向异性进行了研究。 由HQ分子LB膜的紫外可见光谱吸收峰相对于其溶液吸收峰产生蓝移，可以判断它形成的是H聚集体。但是，由于其分子量太大，单分子所占有的面积较大，分子问相互作用较弱，导致蓝移较小，说明这种花菁染料LB膜存在较弱的H聚集体。 利用吸光度与单层膜的吸收系数的关系可以得知，此花菁染料旧膜的单层利用吸光度与单层膜的吸收系数的关系可以得知，此花菁染料LB膜的单层膜的吸收系数μ与入射波的波长相关，满足关系式μ(λ)=lg(I0/I)*lnlO／x。这是首次对于这种新型花菁染料LB膜的报道。 另外，由在HQ分子LB膜中掺杂金属Cd2+离子前后偏振紫外可见吸收光谱的对比可知：掺杂金属cd2+离子后，HQ染料分子LB膜的有序度得到较好的改善(倾斜角从64．8。减小到58。8。)。 最后，我们利用sHG法对HQ分子LB多层膜的二阶非线性极化系数和分子极化功能团的取向进行了表征。实验结果表明，这种新型花菁(HQ)材料有着相当好的二阶非线性；另外，在HQLB膜中掺杂金属cd2+离子后，HQ分子取向角有所减小，这与前面紫外可见吸收光谱测量所得的结论一致。在此基础上，我们将进一步对其其它光学非线性特性进行研究，期望将来该材料能够在光学探测器件中得到应用。

目录

摘要

第一章引言

第二章LB薄膜基础知识

第三章新型花菁染料LB膜的椭圆光谱特性研究

第四章新型花菁染料LB膜的紫外-可见吸收光谱表征

第五章新型花菁染料LB膜的二阶光学非线性研究

附录

致谢

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