几种芴衍生物的合成与三光子吸收特性研究

具有三光子吸收特性的有机材料有着广阔的应用前景，但吸收截面小严重影响了人们对三光子吸收特性的应用，而影响有机材料三光子吸收截面的关键因素仍需深入研究。本项目拟建立一个新的三光子吸收截面拟合模型，以大幅降低激光脉冲能量的不均匀分布带来的拟合误差，使三光子吸收截面的获得更加精确；设计并合成一系列以芴为支链的芴衍生物、具有X构型的大π键芴衍生物、含有以炔基作为共轭π桥的芴衍生物；实验分析与第一性原理计算相结合，探索影响三光子吸收截面的因素，阐明三光子吸收截面、上转换发光特性与分子结构的关系，揭示温度、溶剂极性等环境因素对三光子吸收截面和上转换发光特性的影响机理，为人们对有机材料三光子吸收特性的研究和应用提供实验和理论依据。

人们对双光子吸收的研究已经有了较深入的研究，许多具有双光子吸收特性的材料得以成功的应用，例如光限幅、双光子激光、双光子吸收生物成像等，由于三光子吸收具有比双光子吸收更为优越的特性，近年来，人们对三光子吸收的研究越来越重视。目前材料的三光子吸收截面还不足够大，阻碍了人们对三光子吸收特性的应用。本项目深入分析了激光与物质相互作用时，激光脉冲能量分布的不均匀性对三光子吸收截面的测量结果的影响，建立了一个拟合模型，避免了激光能量横向分布的不均匀性对拟合结果引起的误差，通过对比发现，新模型对拟合结果有很大的改善；设计并合成了几种具有不同电子受体的芴衍生物（FATT和TSATL），三光子吸收截面高达（7.5±0.8）×10-76cm6s2/photon2，通过实验和理论分析，深入研究了电子受体对有机分子材料三光子吸收截面的影响机理；设计并合成了几种通过芴9位以双键连接的双芴衍生物，其三光子吸收截面高达81.3×10-76cm6s2/photon2，实验证实，其具有很强的光稳幅和光限幅效果；设计并合成了分别以双键或三键连接电子给体的几种芴衍生物，通过实验和理论分析，研究了共轭π桥对三光子吸收截面的影响。本项目的实施为进一步设计并合成具有更大三光子吸收截面的材料提供了方向，为精确获得三光子吸收截面提供了方法。