阐述咪唑新型咪唑类有机二阶非线性晶体生长及性能学位

论文导读：为代表的有机二阶非线性光学晶体的报道层出不穷,其中不乏性能优良的材料。DAST因具有高的非线性和电光系数、低的介电常数、大的相干长度和快的响应时间等优点而在光整流法产生和探测THz波方面有着巨大运用潜力,目前对其探讨较多。但是DAST晶体在生长历程中的不稳定性使其难从得到尺寸大且光学性质良好的晶体,进一步限制了它
摘要：自以1961年Franken在石英晶体(α-SiO2)上首次观察到倍频效应从来,非线性光学(Nonpnear Optics, NLO)材料从其在记录、存储、快速传递和处理显示大容量信息等方面的优势,成为实现诸如调制、开关、存储和限幅等光信息处理的物质基础。其中,有机非线性光学晶体在无线电通讯、光数据存储、医疗诊断、光信息处理和光学计算等方面均存在潜在的运用价值,尤其是近年来,THz(Terahertz)技术在工业、生物、军事、科研等领域所显示的重要意义,促使人们去寻找在THz波段具有较小吸收系数的二阶非线性光学晶体来实现THz波辐射和探测。由此,设计和开发具有优良二阶非线性光学性质的功能晶体倍受关注。到目前为止,从DAST、有机盐类、金属-有机配合物为代表的有机二阶非线性光学晶体的报道层出不穷,其中不乏性能优良的材料。DAST因具有高的非线性和电光系数、低的介电常数、大的相干长度和快的响应时间等优点而在光整流法产生和探测THz波方面有着巨大运用潜力,目前对其探讨较多。但是DAST晶体在生长历程中的不稳定性使其难从得到尺寸大且光学性质良好的晶体,进一步限制了它在实际中的运用,由此,设计得到尺寸大、光学质量好且二阶非线性效应高的有机二阶非线性晶体势在必行。目前,从咪唑盐为吸电子基团的有机二阶非线性晶体鲜有报道,本文从咪唑阳离子为主体,使用π共轭系统连接推拉电子基团,通过不同阴离子基团的置换,设计、合成并生长得到了一系列可用于二阶非线性光学的晶体,并通过转变推拉电子基团设计、合成和生长得到了几种中性化合物晶体作为对照。重点探讨了其中具有较高二阶非线性光学性质的晶体DITMS的生长工艺、晶体结构与材料物理性质从及二阶非线性光学效应之间的联系。主要探讨内容如下：1.选择反式-1-[对-(N,N-二甲氨基)苯乙烯基]-3-咪唑阳离子和5--4-硝基咪唑为基本结构,通过Heck反应、Knoevenagel反应、离子交换反应等有机反应合成得到了一系列具有相同阳离子的N-芳烯咪唑盐类化合物和具有类似结构的中性化合物。对所得N-芳烯咪唑盐类和硝基取代的咪唑类化合物的紫外吸收光谱、热重／差热曲线等基本的光物理性质进行了详细的表征和分析。通过分析发现,得到的N-芳烯咪唑盐类化合物的吸收峰均在350nm左右。热分析结果表明该系列咪唑盐类化合物均具有良好的热稳定性,具有较高的分解温度,部分晶体有望采取熔融法进行生长。2.采取溶剂挥发法培养得到了所有咪唑类化合物的单晶,用X射线衍射办法测定了它们的晶体结构。其中,得到了3个具有非中心对称结构的晶体,分别是：属于单斜Pn空间群的反式-1-[对-(N.N-二甲氨基)苯乙烯基]-3-甲咪唑均三甲苯磺酸盐(DITMS)、属于正交Pna21空间群的反式-1-[对-(N,N-二甲氨基)笨乙烯基]-3-咪唑1-荼磺酸盐(DINS-1(Ⅱ))和属于正交C222_1空间群的反式-5-[(4-甲氧基)苯乙烯基]-4-硝基咪唑(DAN),均能实现倍频响应。通过对得到的晶体结构的分析发现,不同结构和尺寸阴离子的引入会使同一个阳离子的平面性产生不同程度的扭转,使得不同晶体中阳离子的排列模式有很大的差异,导致整个晶体的结构呈现出不同的极性和对称性,在分子一阶超极化率相同的状况下,分子排列的差别成为影响晶体宏观二阶非线性光学性质的主要因素。3.对其中结晶性好且二阶非线性光学效应最好的DITMS晶体的生长进行了探讨,我们采取了3种办法来生长DITMS单晶,分别是溶剂挥发法、蒸汽扩散法和缓慢降温籽晶法,得到了尺寸在毫米级的DITMS单晶,部分晶体的光学质量较好。4.初步探讨了DITMS晶体的二阶非线性光学性质。测试了晶体的透过光谱,探讨表明,DITMS晶体在665nm-1554nm的范围内有较好的透过率。定量测试了不同粒度DITMS晶体的粉末倍频效应,并将其与DAST晶体对比。结果表明,在2100nm的激光光源下,DITMS晶体的粉末倍频效应为同等粒度下DAST晶体的0.1倍,具有较好的二阶非线性光学效应,实验数据表明该晶体可从实现相位匹配。关键词：二阶非线性论文咪唑论文有机盐论文晶体生长论文倍频效应论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系客论文导读：长与晶体结构测定83-863.4.4化合物DIHFP的晶体生长与晶体结构测定86-913.4.5化合物DINS-1(Ⅰ)的晶体生长与晶体结构测定91-953.4.6化合物DINS-2的晶体生长与晶体结构测定95-983.4.7化合物DITPB的晶体生长与晶体结构测定98-1023.4.8化合物DIDAS的晶体生长与晶体结构测定102-1083.4.9化合物DIANS的晶体生长与晶体结构测定
服人员哦。摘要10-12
ABSTRACT12-15
第一章 绪论15-43

1.1 引言15

1.2 非线性光学基本原理15-17

1.3 非线性光学的进展历史和探讨近况17-18

1.4 二阶非线性光学材料的探讨概况18-22

1.5 有机二阶非线性光学材料的探讨22-31

1.5.1 有机二阶非线性材料的概述22-23

1.5.2 有机二阶非线性材料的设计23-26

1.5.3 有机二阶非线性材料的分类26-31

1.6 有机二阶非线性光学材料在THz波领域的运用31-33

1.7 本文的主要内容33-34

参考文献34-43
第二章 咪唑类非线性光学化合物的设计、合成与表征43-61

2.1 咪唑类非线性光学化合物的设计43-45

2.

1.1 分子设计43-45

2.

1.2 本文合成的N-芳烯咪唑盐类非线性光学化合物45

2.2 N-芳烯咪唑盐类非线性光学化合物的合成与表征45-53

2.1 实验仪器与试剂45-47

2.2 合成路线47-48

2.3 合成步骤48-53

2.3 硝基取代的咪唑类非线性光学化合物的合成与表征53-55

2.3.1 合成路线53-54

2.3.2 合成步骤54-55

2.4 咪唑类非线性光学化合物的物理化学性质55-58

2.4.1 咪唑类化合物的紫外吸收光谱55-57

2.4.2 热分析57-58

2.5 本章小结58

参考文献58-61
第三章 咪唑类非线性光学化合物的晶体结构61-117

3.1 引言61

3.2 晶体结构测试仪器61

3.3 非中心对称结构晶体的生长与结构讨论61-74

3.1 化合物DITMS的晶体生长与晶体结构测定61-66

3.2 化合物DINS-1(Ⅱ)的晶体生长与晶体结构测定66-71

3.3 化合物DAN的晶体生长与晶体结构测定71-74

3.4 中心对称结构晶体的生长与结构讨论74-115

3.4.1 化合物D1的晶体生长与晶体结构测定74-78

3.4.2 化合物D2的晶体生长与晶体结构测定78-83

3.4.3 化合物DAIT的晶体生长与晶体结构测定83-86

3.4.4 化合物DIHFP的晶体生长与晶体结构测定86-91

3.4.5 化合物DINS-1(Ⅰ)的晶体生长与晶体结构测定91-95

3.4.6 化合物DINS-2的晶体生长与晶体结构测定95-98

3.4.7 化合物DITPB的晶体生长与晶体结构测定98-102

3.4.8 化合物DIDAS的晶体生长与晶体结构测定102-108

3.4.9 化合物DIANS的晶体生长与晶体结构测定108-112

3.4.10 化合物DN的晶体生长与晶体结构测定112-115

3.5 本章小结115-116

参考文献116-117
第四章 DITMS晶体的生长和二阶非线性光学效应117-129

4.1 引言117-118

4.2 DITMS晶体的生长118-124

4.3 DITMS晶体的二阶非线性光学效应124-126

4.

3.1 透过光谱124-125

4.

3.2 倍频效应125-126

4.4 本章小结126-127
参考文献127-129
第五章 总结与展望129-133

5.1 论文总结129-131

5.2 有待进一步开展的工作131-133

致谢133-135
攻读硕士学位期间完成的论文及奖励135-136
申请的专利136-137
学位论文评阅及答辩状况表137