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具有双光子吸收特性的蒽基共轭小分子和非共轭高分子的合成及性能研究

作　者: 王晓庆
导　师: 杨文君
学　校: 青岛科技大学
专　业: 材料学
关键词: 蒽基衍生物 双光子材料 非共轭高分子
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


双光子吸收(TPA)是一种重要的光学非线性效应。双光子吸收材料是非线性光学领域研究的热点，强双光子吸收材料在双光子荧光显微术、三维光信息存储、光限幅、激光上转换、聚合物微加工以及光动力学诊疗等领域具有诱人的应用前景。我们认为经过恰当结构设计合成出的蒽基衍生物可能成为一类优良的双光子材料。本工作以蒽为π中心合成了蒽基共轭小分子和非共轭高分子，测定了它们的单光子和双光子特性，得到一系列具有大的双光子吸收截面和高荧光性的新型蒽基双光子材料。概述了国内外关于双光子吸收材料研究的最新进展，总结了有机双光子材料的结构特征、双光子吸收强化途径和潜在应用，以及具有双光子吸收性质的高分子材料的特点及设计途径。选择具有大平面高刚性的蒽基衍生物为本工作的主要研究目标。以拓展苯基乙炔共轭桥的方式合成了一系列9，10-二(对-二癸胺苯基乙炔)蒽类衍生物，结果表明，增加分子共轭桥长度，能显著提高分子的双光子吸收截面和荧光量子产率。探索了以蒽为核心的双光子聚合物吸收材料的可能性。在钯催化下合成了以2，6-二(二己基氨基-对苯乙烯基)-9，10-二烷氧基苯基蒽为结构单元的非共轭蒽基聚合物，并对产物结构进行了表征。通过研究目标聚合物和模型化合物的紫外、荧光及双光子吸收性质，发现它们是具有大的双光子吸收特性的发光材料。本文的工作为进行强双光子吸收材料的分子设计提供了有益的探索。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 双光子吸收材料及其研究进展  8-28
  1.1 双光子的理论背景与简介  8-12
    1.1.1 双光子吸收现象及理论背景  8-9
    1.1.2 定义与机理  9-10
    1.1.3 表征方法  10-12
  1.2 有机小分子双光子材料的研究概况  12-18
    1.2.1 分子共轭长度对吸收截面的影响  13-14
    1.2.2 中心部分的特性对双光子吸收截面的影响  14
    1.2.3 官能团的供吸电子能力对双光子吸收截面的影响  14-15
    1.2.4 官能团对称性对双光子吸收截面的影响  15-16
    1.2.5 分子兀中心的平面性对双光子吸收截面的影响  16-17
    1.2.6 分子的维度对双光子吸收截面的影响  17-18
  1.3 聚合物双光子材料研究现状  18-21
    1.3.1 交替共聚物  19-20
    1.3.2 共轭聚合物材料  20
    1.3.3 含葸单元的双光子材料  20-21
    1.3.4 其它聚合物双光子材料  21
  1.4 双光子材料的应用前景  21-26
    1.4.1 双光子荧光显微术(共焦激光扫描荧光显微镜)  22
    1.4.2 三维光学数据存储  22-23
    1.4.3 三维微细加工  23-24
    1.4.4 激光限幅器  24-25
    1.4.5 频率上转换激射  25-26
    1.4.6 光动力学诊疗  26
  1.5 本论文的设计思想及研究意义  26-28
    1.5.1 设计思想  26-27
    1.5.2 研究意义  27-28
第二章 拓展苯基乙炔共轭长度强化9,10-二苯炔基蒽的双光子吸收性质  28-41
  2.1 合成用实验药品及仪器  28-30
    2.1.1 实验药品  28-29
    2.1.2 实验仪器  29
    2.1.3 无水溶剂的制备  29-30
  2.2 合成及表征  30-34
    2.2.1 9,10-二胺基苯乙炔基蒽衍生物的合成技术路线  30
    2.2.2 4-(对-N,N-二癸胺苯乙炔基)苯基乙炔的合成  30-31
    2.2.3 1-(对-(对’-(N,N-二癸胺)苯乙炔)苯乙炔基)-4-炔基苯的合成  31
    2.2.4 1-(1’-(1"-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔)苯乙炔)苯乙炔基)-4-炔基苯的合成  31-32
    2.2.5 9,10-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)蒽的合成(化合物1)  32
    2.2.6 9-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)-10-(4’-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)苯乙炔基)蒽的合成(化合物2)  32-33
    2.2.7 9,10-二(4’-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)苯乙炔基)蒽的合成(化合物3)  33
    2.2.8 9,10-二(4’-(4"-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)苯乙炔基)苯乙炔基)蒽的合成(化合物4)  33-34
    2.2.9 9,10-二(4’-(4"-(4"’-(对-(N,N-二癸胺)苯乙炔基)苯乙炔基)苯基乙炔基)苯基乙炔基)蒽的合成(化合物5)  34
  2.3 9,10-二苯炔基蒽衍生物的单光子和双光子吸收性质  34-40
    2.3.1 仪器  34-35
    2.3.2 线性光学性质  35-37
    2.3.3 非线性光学性质  37-40
  2.4 本章小结  40-41
第三章 蒽基聚合物的合成、表征及光学性质研究  41-66
  3.1 合成用实验药品及仪器  41-43
    3.1.1 实验药品  41-42
    3.1.2 实验仪器  42-43
    3.1.3 无水溶剂的制备  43
  3.2 合成技术路线  43-58
    3.2.1 2,6-二甲基蒽的合成、纯化与表征  44-47
    3.2.2 对-(N,N-二己胺)苯甲醛的合成  47-48
    3.2.3 2,6-二(4’-N,N-二已胺)苯乙烯-9,10-二溴蒽的合成  48-52
    3.2.4 芳基苯硼酸的制备  52-53
    3.2.5 1,5-二(4,4’-硼酸基苯氧基)戊烷的制备  53-55
    3.2.6 目标聚合物和模型化合物的制备  55-58
  3.3 表征:  58-61
    3.3.1 仪器  58-59
    3.3.2 谱图分析  59-61
  3.4 聚合物的光学性质  61-65
    3.4.1 仪器  61
    3.4.2 线性光学性质  61-64
    3.4.3 非线性光学性质  64-65
  3.5 本章小结  65-66
全文总结  66-71
致谢  71-72
攻读学位期间完成的论文  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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