文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
二茂铁衍生物的分子设计及其双光子吸收特性
姓名:金曦
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:朱大庆
20050506
摘要
信息技术的飞速发展需要超高速的信息处理和巨大的存储容量,目前,以半导体和
无机材料为基础的电子技术几乎已经达到了它们的极限,越来越多的研究开始转向比电
子速度更快的光子,光子学材料则成为实现超高速和超大容量信息处理最关键的因素。
双光子吸收效应因为其很强的对介质穿透力、优越的空间分辨率而在双光子激发荧光显
微镜、频率上转换激光器、光限幅和光稳幅、三维微加工、光动力医疗,特别是在三维光
信息存储等方面具有广阔的应用前景而成为近年来的研究热点。有机及聚合物材料由于
其结构的多样性和易裁剪性,表现出了无机和半导体材料所不能及的三阶光学非线性效
应;金属有机化合物的分子结构中含有共轭π键,而且金属中心原子和配体之间存在着
电子转移,从而表现出大的分子二阶超极化率,直接影响化合物的三阶非线性系数。
本文介绍了双光子吸收的原理,给出了有机物的分子二阶超极化率、三阶非线性光
学磁化系数以及双光子吸收截面的定义,并对双光子吸收的电子态进行了分析。有机物
的光学非线性效应源自分子结构中的共轭π键,由此出发,说明了设计和优化具有高双
光子吸收活性的分子的指导原则:通过增强分子中电子给体的强度、对π电子桥进行修
饰、引入刚性单元以提高分子的平面性,来增强π的离域化程度。此外,提出了通过体
系掺杂(即引入非碳原子)来改善分子的非线性效应,从导电高分子的角度找到了提高
聚合物非线性系数的方法,同时还具体分析了二茂铁衍生物的非线性光学性质,并设计
合成了相应的一些衍生物,意在得到稳定性更高、非线性系数更大的光子材料,以求实
现双光子光诱导聚合,并对纳米尺寸有机物的非线性增强效应进行探索。
关键词:三阶非线性系数双光子吸收二茂铁衍生物三维微加工双光子光聚合
I
Abstract
The future of information technology requires ultra-high speed processing and large data
storage capacity. Since the electronics technology using semi-conductors and anic
materials is about to reach its limits, much current research is focused on utilizing much faster
photons than electrons, the development of photonics materials stands in the forefront of
research as this constitutes the most pertinent factor with regard to the development of
ultra-high speed and large capacity information processing. With its strong ration and
high spatial resolution, two-photon absorption has broad applications in optical power
limiting, up-converted lasing, 3-D micro-fabrication, two-photon fluorescence microscopy
and bio-imaging, two-photon photodynamic therapy, and 3-D data storage, specially.
Organics and polymers exhibit enhanced third-order pared with anic
and semi-conductive materials duo to their varied and tailorable structures. Organometallic
materials with conjugated π-bond in anic moiety and significant metal to ligand
represent large molecular hyperpolarizabilities, which influence their nonline