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二苯乙烯基衍生物的光物理性质研究

作　者: 徐斌
导　师: 田文晶
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 二苯乙烯基衍生物树枝状大分子聚集诱导发光双光子吸收
分类号: O631.24
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

有机光电功能材料日益凸显出它在材料科学中的地位。自20世纪50年代以来,基于有机(高)分子的光、电功能材料的研究一直受到科学家们的广泛关注。随着超分子化学、光电子学以及纳米技术等科学技术的蓬勃发展,有机光电功能材料在有机电致发光、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、有机固体激光、光电传感器、超高密度光信息存储、生物成像以及光动力治疗等许多高科技领域表现出极大的应用前景,已经成为一个新兴的多学科交叉前沿领域。本文立足于二苯乙烯基衍生物,详细讨论了它们的分子结构与光物理性质之间的关系,主要研究内容如下:1.研究了系列二苯乙烯基蒽衍生物的光物理特性,发现这类化合物具有扭曲的分子构型,在晶体中分子之间存在强的超分子相互作用,诱导它们形成紧密的堆积结构,从而在固态条件下具有高的荧光量子效率。在光泵浦下,高发光效率、高质量的BMSA大尺寸单晶表现出放大自发射现象,获得了较低的阈值10μJ/pulse。2.研究了以蒽为核的树枝状大分子的聚集诱导发光性质。研究发现三代树枝状化合物在溶液中荧光很弱,当聚集态或固态时,由于限制了分子内核的振转运动,荧光显著增强。三代树枝状大分子薄膜具有较高的荧光量子效率,是一类非常有前途的有机发光材料。3.研究了以苯为核的树枝状大分子的双光子吸收性质,研究发现这类树枝状化合物的双光子吸收性质表现为强的协同增强效应,其中,Ph-G2的双光子吸收截面积最大值达到5690GM,并且具有良好的双光子光限幅性能。Ph-G0晶体在双光子泵浦下,展现了双光子上转换的放大自发射现象获得了较低的阈值,为0.29 mJ/pulse~1cm~2,可以作为优异的激光材料。

全文目录

提要  4-9
第1章前言  9-57
  1.1 引言  9
  1.2 有机光功能材料简介  9-23
    1.2.1 有机小分子  10-18
    1.2.2 树枝状大分子  18-23
  1.3 有机光功能材料的基本光物理过程  23-35
    1.3.1 基态、激发态和势能面  23-24
    1.3.2 线性吸收  24-27
    1.3.3 荧光发射  27-32
    1.3.4 双光子吸收  32-35
  1.4 有机光功能材料的应用  35-46
    1.4.1 有机发光材料的应用  35-40
    1.4.2 有机双光子吸收材料的应用  40-46
  1.5 本论文的研究思路、目的和主要研究成果  46-48
    1.5.1 研究思路  46
    1.5.2 研究目的  46-47
    1.5.3 研究成果  47-48
  参考文献  48-57
第2章实验方法与测试仪器  57-63
  2.1 实验用试剂和材料  57
    2.1.1 实验用试剂  57
    2.1.2 实验用材料  57
  2.2 实验用测试仪器与方法  57-62
    2.2.1 核磁共振谱(NMR)测试  57
    2.2.2 紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱  57
    2.2.3 荧光(PL)光谱  57-58
    2.2.4 荧光寿命  58
    2.2.5 差热分析（DSC）  58
    2.2.6 单晶X-Ray 衍射  58-59
    2.2.7 透射电子显微镜（TEM）  59
    2.2.8 动态光散射（DLS）  59
    2.2.9 电化学性质的测试  59
    2.2.10 双光子吸收截面积  59-61
    2.2.11 双光子诱导荧光  61
    2.2.12 光泵浦激光  61-62
  参考文献  62-63
第3章 9,10-二苯乙烯基蒽衍生物的光物理性质研究  63-91
  3.1 引言  63-64
  3.2 晶体结构  64-69
    3.2.1 单晶的制备  64-65
    3.2.2 单晶结构的确定  65-66
    3.2.3 分子间相互作用与堆积模式  66-69
  3.3 电子结构  69-76
    3.3.1 分子构型优化  69-72
    3.3.2 前线分子轨道  72-74
    3.3.3 带有电荷状态的分子结构  74-76
  3.4 电化学性质  76-78
  3.5 热力学性质  78-80
  3.6 吸收与发射光谱  80-83
  3.7 聚集诱导发光性质  83-85
    3.7.1 变温核磁性质  83-84
    3.7.2 低温荧光  84-85
  3.8 晶体的放大自发射性质  85-87
  3.9 本章小结  87-88
  参考文献  88-91
第4章以蒽为核的树枝状大分子的聚集诱导发光性质  91-111
  4.1 引言  91-92
  4.2 分子结构  92-95
  4.3 吸收与发射光谱  95-98
  4.4 聚集诱导发光性质  98-104
    4.4.1 荧光纳米粒子的制备与表征  98-99
    4.4.2 聚集态的荧光性质  99-101
    4.4.3 限制分子内振转运动  101-104
  4.5 热学性质  104-105
  4.6 电化学性质  105-107
  4.7 本章小结  107-108
  参考文献  108-111
第5章以苯为核的树枝状大分子的双光子吸收性质及应用  111-131
  5.1 引言  111-112
  5.2 分子结构  112-113
  5.3 线性吸收光谱和荧光光谱  113-115
  5.4 双光子吸收性质  115-118
  5.5 双光子激发荧光  118-120
  5.6 双光子光限幅  120-121
  5.7 双光子上转换激光  121-126
    5.7.1 Ph-G0 晶体发射光谱的自波导现象  122-123
    5.7.2 Ph-G0 的放大自发射性质  123-126
  5.8 本章小结  126-127
  参考文献  127-131
第6章结论  131-133
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果  133-137
致谢  137-139
中文摘要  139-142
Abstract  142-144

二苯乙烯基衍生物的光物理性质研究

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