以八极分子为主体的新型非线性光学材料的制备与性能研究

In order to resolve the function-degradation of organic nonlinear optical materials resulted from their polarity orientation, and the contradition between nonlinear optical properties and optical transparency, we will designe a series of new octupolar molecules with three-fold axis of symmetry and large second-order nonlinear optical coefficiency. Octupolar molecules are designed to use triazine-core as strong electron-withdrawing part, conjugated chains of different lengths as bridge and substituted amino or alkoxy as electron donor. Organic or organic-inorganic hybridized materials based on the octupolar molecule will be synthesized. Synthesis method will be studied for polymer functional membrane with uniform structure, medium adhesion, high transparency and good mechanical processing properties.In order to lower optical loss, to optimize the overall performance of materials and achieve a better balance between the nonlinear optical properties and the transparency,we will study deeply into the relationship between the thermal stability, optical absorption , film-forming properties, second-order nonlinear effects, as well as molecular structure and optical properties.

为解决有机非线性光学材料在应用过程中因极性取向驰豫导致的功能退化,以及材料的光学非线性与透明性之间的矛盾，本课题以改变材料的分子结构为突破口，按照八极分子的结构要求，以吸电子能力很强的均三嗪为核、不同长度的共轭链为桥、取代氨基或烷氧基为供电子基，设计并合成具有三重对称轴和较大二阶光学非线性系数的非极性八极分子。通过碳-氧键或硅-氧键等不同的键接方式，合成以八极分子为主体的有机或有机-无机杂化的大分子材料。探索制备结构均匀、介质附着性好、透明性以及机械加工性能较好的高分子功能膜的方法，研究材料的热稳定性、光吸收性能、成膜特性、二阶非线性效应以及分子结构与光学性能的关系。以化学合成的手段不断改进材料结构，提高其热稳定性和化学稳定性，降低光损耗，优化材料的综合性能。

为解决有机非线性光学材料在应用过程中因极性取向驰豫导致的功能退化,以及材料的光学非线性与透明性之间的矛盾，本课题以改变材料的分子结构为突破口，按照八极分子的结构要求，以吸电子能力很强的均三嗪为核、不同长度的共轭链为桥、取代氨基或烷氧基为供电子基，提出了设计思想和研究内容。以4-烯丙氧基苯甲醛和三甲基均三嗪为原料，通过羟醛缩合反应合成含双键的八极分子，用IR、EA、1HNMR、UV-Vis和DSC-TG等对其结构和性能进行了表征。以4-取代的苯甲醛衍生物和三甲基均三嗪为原料，通过羟醛缩合反应合成以烷氧基、取代氨基为供电基的八极分子，用IR、EA、1HNMR、UV-Vis和DSC-TG等对其结构和性能进行了表征。通过粉末倍频法对合成的八极分子进行了二阶非线性光学性能测试，结果表明，这一系列八极分子的倍频效应强度为磷酸二氢钾(KDP)晶体的1.5-2.1倍。利用化学合成手段制备了一系列有机或有机-无机杂化的以八极分子为发色团的二阶非线性光学高分子材料。将含双键的八极分子与二甲基乙氧基硅烷通过硅氢加成反应并水解制备有机-无机杂化二阶非线性聚合物；将含活泼羟基的八极分子与二甲基二乙氧基硅烷聚合成交联型有机-无机杂化二阶非线性聚合物，或与2,4-二异氰酸甲苯酯（TDI）、己二酰氯、辛二酰氯聚合成交联型有机二阶非线性聚合物，并利用IR、1HNMR对聚合物的结构进行表征。利用DSC-TG分析了材料的热稳定性，利用UV-Vis分析了材料的光学透明性。。通过碳-氧键或硅-氧键等不同的键接方式，合成以以八极分子为主体的有机或有机-无机杂化的大分子材料。本项目合成以八极分子为主体的有机、有机-无机杂化的大分子材料。在解决有机非线性光学材料在应用过程中因极性取向驰豫等材料结构因素导致的功能退化问题和材料的光学非线性与透明性的矛盾方面达到较好平衡，做出了有益的探索。